EP4337854A1 - Device and method for generating electrical energy - Google Patents

Device and method for generating electrical energy

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EP4337854A1
EP4337854A1 EP21726361.5A EP21726361A EP4337854A1 EP 4337854 A1 EP4337854 A1 EP 4337854A1 EP 21726361 A EP21726361 A EP 21726361A EP 4337854 A1 EP4337854 A1 EP 4337854A1
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EP
European Patent Office
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container
pressure
working medium
piston
liquid guide
Prior art date
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Pending
Application number
EP21726361.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Eduard Winzinger
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Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP4337854A1 publication Critical patent/EP4337854A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/005—Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/025—Other machines or engines using hydrostatic thrust and reciprocating motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/18—Air and water being simultaneously used as working fluid

Definitions

  • the invention relates to a device and method for generating electrical energy using gravity and thus potential energy.
  • the potential energy describes the energy that a body has due to its altitude and thus the ability to do work.
  • a lifting work WH ZU must be performed against gravity FG. Once the body is released, the lifting work WH can be recovered. This ability to perform work is referred to as potential energy Ep. It is just as large as the work done W H .
  • hydraulic storage power plants are known.
  • Hydraulic storage power plants use hydraulic jacks to generate potential energy.
  • Two-way cylinders are used here, the upper and lower chambers of which are connected via pressure lines.
  • This pressure line runs via a pump that is driven by an electric motor. When lifting a hydraulic piston, the electric motor draws power from the grid.
  • the mass carrier rests on the shaft of the hydraulic piston and builds up potential energy.
  • a valve in the pressure line is closed and that in another pressure line is opened.
  • the weight of the mass carrier presses the hydraulic fluid into the upper cylinder chamber via a turbine.
  • the turbine drives a generator that feeds the electricity back into the grid.
  • Figure 1 and Figure 2 show a variant of the solution according to the invention with a fixed stamp 1.
  • Figure 1 shows the device with the container 2 in the lower position and Figure 2 shows the device with the container 2 in the upper position.
  • Figure 3 shows a coupling of two devices with a fixed stamp 1 in coordinated clocking.
  • Figure 4 and Figure 5 show a variant of the solution according to the invention with float 1a and fixed container 2, Figure 4 showing the device with the float 1a in the upper position and Figure 5 showing the device with the float 1a in the lower position.
  • Figure 6 shows a variant for coupling two
  • the device according to the invention for using the method according to the invention for generating electrical energy has a stationary, preferably cylindrical stamp 1 which is arranged vertically on a supporting structure. This stamp is closed on its underside.
  • a vertically movable and downwardly closed container 2 is arranged enclosing the plunger 1 in its lower region in such a way that the bottom is supported on a driven unit, preferably formed from a driven 6 with a crank and counterweights 7 .
  • This output unit is preferably coupled to a generator 13 to generate energy.
  • the container 2 is filled with a working medium 9 and dimensioned so that there is a gap between the outer wall of the stamp 1 and the forms the inner wall of the container 2, which ensures the absorption of the working liquid 9.
  • the volume of the working medium 9 is a fixed, closed volume, formed by the container 2 and the liquid guide 8, adapted.
  • An expansion tank 4 preferably designed as a bladder, is preferably arranged between the underside of the stamp 1 and the inner bottom of the container 2, which is connected to a pressure-equalizing tank 5 subjected to positive pressure.
  • 2 pressure fuses for example in the form of recesses 3 are arranged on the underside of the stamp 1 and the inner bottom of the container. These are necessary in order to ensure the flow of the working medium 9 in the entire volume of the container 2 .
  • the volume of the working medium 9 is very small, approximately 1 to 5% of the volume of the interior of the container 2.
  • the resulting energy is therefore particularly high compared to that used to move the working medium 9. This resulting energy is directly proportional to the volume of the inner cylinder when flooded.
  • the container 2 is connected to a drive unit by means of a liquid guide 8 .
  • this drive unit is formed from a motor-driven cam disc 12 which realizes the cycle control of a piston 10 guided in a drive bearing 11 .
  • This piston 10 moves the working medium 9 in the liquid guide 8.
  • a pressure compensation 15 is provided in the area between the drive and the piston 10, which is subjected to negative pressure.
  • a stop switch 14 is also arranged on the drive side.
  • a length compensation 8a is arranged in the liquid guide 8. This can be designed, for example, in the form of a hose extension and compensates for the resulting change in length of the liquid guide 8 when the position of the container 2 changes.
  • the working medium 9 is pressed into the container 2 by a distance AB. Since the plunger 1 is fixed, the container 2 is pushed down on the plunger 1 . The output unit, formed from the output 6 with a crank and balancing weights 7, is thereby moved and the generator 13 is thus driven.
  • the expansion tank 4 fills with air from the overpressure pressure equalization tank 5 and supports this movement.
  • the container 2 is fixed when using the same approach.
  • a float 1a is movably arranged in the container.
  • the float 1a is formed with the output drive unit from the output drive 6 with crank and balancing weights 7, and transmits the movement to the generator 13.
  • the float 1a is raised and lowered when the pressure decreases, whereby a uniformly rotating movement and thus excess energy is also generated in this embodiment variant.
  • FIG. 6 A further embodiment of the solution according to the invention as shown in FIG. 6 proposes a variant for coupling two energy generating devices.
  • an additional working space 16 is arranged below the coupled power generation devices.
  • each energy generating device is assigned a chamber 17 which is not connected to the other one.
  • These chambers 17 are also completely flooded with the working medium 9 and are connected to the respective container 2 in such a way that the working medium 9 can be moved from the chamber 17 into the container 2 .
  • a horizontally movable driven piston 18 is arranged in the additional working space 16 so that it moves horizontally between two end points.
  • the end points are in each case the position below one of the additional work spaces 16.
  • the additional work spaces 16 are thus flooded alternately and the respective floats 1a float in the container 2.
  • the movement of the float 1a is transmitted to the power take-off for generating energy via a power transmission, preferably designed as a crank mechanism.
  • the pressure equalization tanks 5 assigned to the tanks 2 are both subjected to positive pressure.
  • the resulting compressive force on the working medium 9 is directly proportional to the volume of the inner cylinder filled with the working medium 9; this resulting force is subject to Archimedes' law for bodies immersed in a liquid. It has proven to be particularly advantageous that mercury is used as the working medium 9, since its use increases the buoyancy force by a factor of about 13, since the mercury density is 13546 kg/m 3 compared to 1000 kg/m 3 for water .
  • the entire system can be correspondingly minimized.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Device for generating electrical energy, formed from a fixed, preferably cylindrical, ram (1) which is arranged vertically on a supporting structure and which is closed at its lower side, wherein a vertically movable and downwardly closed container (2) is arranged to enclose the ram (1) at its lower region so that it is supported on the bottom side on an output unit, and the container (2) is filled with a working medium (9) and dimensioned in such a way that an interspace between the outer wall of the ram (1) and the inner wall of the container (2) is formed that ensures reception of the working fluid (9), and the volume of the working medium (9) is adapted here to a fixed, closed volume, formed from the container (2) and liquid guide (8), and an expansion container (4) is arranged between the lower side of the ram (1) and the inner bottom of the container (2) and is connected to a pressure-equalizing container (5) to which positive pressure is applied, and pressure protection devices are arranged on the lower side of the ram (1) and on the inner bottom of the container (2), and the container (2) is connected by means of a liquid guide (8) to a drive unit which generates an oscillating movement and which, by means of a piston (10), moves the working medium (9) in the liquid guide (8) in an oscillating manner, and a pressure equalizer (15), to which negative pressure is applied, is provided in the region between the drive and the piston (10), and the container (2) is connected to an output unit which is connected to energy-generating means, and a length equalizer (8a) is arranged in the liquid guide (8) in the region between the piston (10) and the container (2).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie Device and method for generating electrical energy
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie unter Verwendung der Schwerkraft und somit potentieller Energie. The invention relates to a device and method for generating electrical energy using gravity and thus potential energy.
Die potentielle Energie beschreibt die Energie, die ein Körper durch seine Höhenlage hat und somit die Fähigkeit, eine Arbeit zu leisten. The potential energy describes the energy that a body has due to its altitude and thus the ability to do work.
Wird ein Körper an der Erdoberfläche um 1 m in die Höhe gehoben, so ist gegen die Schwerkraft FG eine Hubarbeit WH ZU verrichten. Sobald der Körper losgelassen wird, kann die Hubarbeit WH zurückgewonnen werden. Diese Fähigkeit Arbeit zu leisten bezeichnet man als potentielle Energie Ep. Sie ist genauso groß wie die geleistete Hubarbeit WH. If a body is lifted 1 m above the earth's surface, a lifting work WH ZU must be performed against gravity FG. Once the body is released, the lifting work WH can be recovered. This ability to perform work is referred to as potential energy Ep. It is just as large as the work done W H .
Es wurden bisher eine große Zahl von Versuchen durchgeführt, um mittels Schwerkraft und potentieller Energie elektrischen Strom konstant zu erzeugen. A large number of attempts have been made to constantly generate electric current using gravity and potential energy.
Bekannt sind beispielsweise Hydraulikspeicherkraftwerke. For example, hydraulic storage power plants are known.
Hydraulikspeicherkraftwerke verwenden hydraulische Hubvorrichtungen für die Erzeugung potentieller Energie. Hydraulic storage power plants use hydraulic jacks to generate potential energy.
Dabei werden Zweiwegezylinder eingesetzt, deren obere und untere Kammer über Druckleitungen verbunden sind. Two-way cylinders are used here, the upper and lower chambers of which are connected via pressure lines.
Diese Druckleitung verlaufen über eine Pumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird. Beim Anheben eines Hydraulikkolbens entnimmt der Elektromotor den Strom aus dem Netz. This pressure line runs via a pump that is driven by an electric motor. When lifting a hydraulic piston, the electric motor draws power from the grid.
Der Masseträger ruht auf dem Schaft des Hydraulikkolbens und baut potentielle Energie auf. The mass carrier rests on the shaft of the hydraulic piston and builds up potential energy.
Zum Entladen des Hydraulikspeichers wird ein Ventil der Druckleitung geschlossen und das einer weiteren Druckleitung geöffnet. To discharge the hydraulic accumulator, a valve in the pressure line is closed and that in another pressure line is opened.
Das Gewicht des Masseträgers presst die Druckflüssigkeit über eine Turbine in die obere Zylinderkammer. Die Turbine treibt einen Generator an, der den Strom in das Netz zurück speist. The weight of the mass carrier presses the hydraulic fluid into the upper cylinder chamber via a turbine. The turbine drives a generator that feeds the electricity back into the grid.
Diese technische Konzeption von Hydraulikspeicherkraftwerken entspricht in hohem Maße der von Pumpspeicherkraftwerken. Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Lösung anhand der Abbildungen 1 bis 6 näher erläutert werden. This technical design of hydraulic storage power plants corresponds to a large extent to that of pumped storage power plants. The solution according to the invention is to be explained in more detail below with reference to FIGS.
Dabei zeigen Abbildung 1 und Abbildung 2 eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung mit feststehendem Stempel 1. Figure 1 and Figure 2 show a variant of the solution according to the invention with a fixed stamp 1.
Dabei zeigt Abbildung 1 die Vorrichtung mit dem Behälter 2 in unterer Stellung und Abbildung 2 die Vorrichtung mit dem Behälter 2 in oberer Stellung. Figure 1 shows the device with the container 2 in the lower position and Figure 2 shows the device with the container 2 in the upper position.
Abbildung 3 zeigt eine Kopplung zweier Vorrichtungen mit feststehendem Stempel 1 in aufeinander abgestimmter Taktung. Figure 3 shows a coupling of two devices with a fixed stamp 1 in coordinated clocking.
Abbildung 4 und Abbildung 5 zeigen eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung mit Schwimmer la und feststehendem Behälter 2, wobei Abbildung 4 die Vorrichtung mit dem Schwimmer la in oberer Stellung und Abbildung 5 die Vorrichtung mit dem Schwimmer la in unterer Stellung zeigt. Figure 4 and Figure 5 show a variant of the solution according to the invention with float 1a and fixed container 2, Figure 4 showing the device with the float 1a in the upper position and Figure 5 showing the device with the float 1a in the lower position.
Abbildung 6 zeigt eine Variante zur Koppelung zweierFigure 6 shows a variant for coupling two
Energieerzeugungsvorrichtung mit einem zusätzlichen Arbeitsraum 16 unter den gekoppelten Energieerzeugungsvorrichtungen. Power generation device with an additional working space 16 under the coupled power generation devices.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung elektrischer Energie weist einen an einer Tragkonstruktion vertikal angeordneten feststehenden vorzugsweise zylindrischen Stempel 1. Dieser Stempel ist an seiner Unterseite verschlossen. The device according to the invention for using the method according to the invention for generating electrical energy has a stationary, preferably cylindrical stamp 1 which is arranged vertically on a supporting structure. This stamp is closed on its underside.
Ein vertikal beweglicher und nach unten hin verschlossener Behälter 2 ist den Stempel 1 an seinem unteren Bereich umschließend so angeordnet, dass sich bodenseitig auf einer Abtriebseinheit, gebildet aus vorzugsweise einem Abtrieb 6 mit Kurbel und Ausgleichsgewichten 7, abstützt. A vertically movable and downwardly closed container 2 is arranged enclosing the plunger 1 in its lower region in such a way that the bottom is supported on a driven unit, preferably formed from a driven 6 with a crank and counterweights 7 .
Diese Abtriebseinheit ist zur Energieerzeugung vorzugsweise mit einem Generator 13 gekoppelt. This output unit is preferably coupled to a generator 13 to generate energy.
Dabei ist der Behälter 2 mit einem Arbeitsmedium 9 gefüllt und so dimensioniert, dass sich ein Zwischenraum zwischen der Außenwand des Stempels 1 und der inneren Wand des Behälters 2 bildet, welcher die Aufnahme der Arbeitsflüssigkeit 9 gewährleistet. The container 2 is filled with a working medium 9 and dimensioned so that there is a gap between the outer wall of the stamp 1 and the forms the inner wall of the container 2, which ensures the absorption of the working liquid 9.
Das Volumen des Arbeitsmediums 9 ist dabei einem festen geschlossenen Volumen, gebildet aus Behälter 2 und Flüssigkeitsführung 8, angepasst. The volume of the working medium 9 is a fixed, closed volume, formed by the container 2 and the liquid guide 8, adapted.
Zwischen der Unterseite des Stempels 1 und dem inneren Boden des Behälters 2 ist vorzugsweise ein Dehnungsbehälter 4, vorzugsweise als Blase ausgeführt, angeordnet, welcher mit einem mit positiven Druck beaufschlagten Druckausgleichsbehälter 5 verbunden ist. An expansion tank 4, preferably designed as a bladder, is preferably arranged between the underside of the stamp 1 and the inner bottom of the container 2, which is connected to a pressure-equalizing tank 5 subjected to positive pressure.
Dabei sind an der Unterseite des Stempels 1 und dem inneren Boden des Behälters 2 Drucksicherungen, beispielsweise in Form von Aussparungen 3 angeordnet. Diese sind notwendig um den Fluss des Arbeitsmediums 9 im gesamten Volumen des Behälters 2 zu gewährleisten. In this case, 2 pressure fuses, for example in the form of recesses 3 are arranged on the underside of the stamp 1 and the inner bottom of the container. These are necessary in order to ensure the flow of the working medium 9 in the entire volume of the container 2 .
Das Volumen des Arbeitsmediums 9 ist dabei sehr gering, etwa 1 bis 5% des Volumens des Innenraumes des Behälters 2. Daher ist die resultierende Energie im Vergleich zu der zum Bewegen des Arbeitsmediums 9 verwendeten besonders hoch. Diese resultierende Energie ist direkt proportional zum Volumen des inneren Zylinders, wenn dieser geflutet wird. The volume of the working medium 9 is very small, approximately 1 to 5% of the volume of the interior of the container 2. The resulting energy is therefore particularly high compared to that used to move the working medium 9. This resulting energy is directly proportional to the volume of the inner cylinder when flooded.
Auch zu berücksichtigen ist die Abhängig der resultierenden Energie von der Dichte des Arbeitsmediums 9. Also to be considered is the dependence of the resulting energy on the density of the working medium 9.
Mittels einer Flüssigkeitsführung 8 ist der Behälter 2 mit einer Antriebseinheit verbunden. Diese Antriebseinheit wird in einer speziellen Ausführung gebildet aus einer motorisch angetriebenen Kurvenscheibe 12, welche die Taktsteuerung eines in einem Antriebslager 11 geführten Kolbens 10 realisiert. The container 2 is connected to a drive unit by means of a liquid guide 8 . In a special embodiment, this drive unit is formed from a motor-driven cam disc 12 which realizes the cycle control of a piston 10 guided in a drive bearing 11 .
Dieser Kolben 10 bewegt das Arbeitsmedium 9 in der Flüssigkeitsführung 8. Zur Unterstützung bei dieser zu leistenden Arbeit ist in dem Bereich zwischen dem Antrieb und dem Kolben 10 ein Druckausgleich 15 vorgesehen, welcher mit negativem Druck beaufschlagt ist. This piston 10 moves the working medium 9 in the liquid guide 8. To support this work to be performed, a pressure compensation 15 is provided in the area between the drive and the piston 10, which is subjected to negative pressure.
Ebenfalls ist antriebsseitig ein Stopp-Schalter 14 angeordnet. Im Bereich zwischen dem Kolben 10 und dem Behälter 2 ist in der Flüssigkeitsführung 8 ein Längenausgleich 8a angeordnet. Dieser kann beispielsweise in Form einer Schlauchverlängerung ausgeführt sein und gleicht bei Lageveränderung des Behälters 2 die dabei entstehende Längenveränderung der Flüssigkeitsführung 8 aus. A stop switch 14 is also arranged on the drive side. In the area between the piston 10 and the container 2, a length compensation 8a is arranged in the liquid guide 8. This can be designed, for example, in the form of a hose extension and compensates for the resulting change in length of the liquid guide 8 when the position of the container 2 changes.
Wird nun mittels der motorisch angetriebenen Kurvenscheibe 12 der Kolben 10 in der Flüssigkeitsführung 8 in Richtung des Behälters 2 bewegt, so wird das Arbeitsmedium 9 um einen Weg A-B in den Behälter 2 gedrückt. Da der Stempel 1 fest gelagert ist, wird der Behälter 2 an dem Stempel 1 nach unten gedrückt. Dabei wird die Abtriebseinheit, gebildet aus Abtrieb 6 mit Kurbel und Ausgleichsgewichten 7, bewegt und somit der Generator 13 angetrieben. If the piston 10 in the liquid guide 8 is now moved in the direction of the container 2 by means of the motor-driven cam disk 12, the working medium 9 is pressed into the container 2 by a distance AB. Since the plunger 1 is fixed, the container 2 is pushed down on the plunger 1 . The output unit, formed from the output 6 with a crank and balancing weights 7, is thereby moved and the generator 13 is thus driven.
Parallel dazu füllt sich der Dehnungsbehälter 4 mit Luft aus dem mit Überdruck beaufschlagten Druckausgleichsbehälter 5 und unterstütz diese Bewegung. At the same time, the expansion tank 4 fills with air from the overpressure pressure equalization tank 5 and supports this movement.
Bei weiterer Drehung der Kurvenscheibe 12 wird der Kolben 10 zurückgezogen und das Arbeitsmedium 9 wird um den Weg B-A zurückbewegt, somit minimiert sich Druck im Behälter 2. With further rotation of the cam disk 12, the piston 10 is pulled back and the working medium 9 is moved back by the path B-A, thus minimizing the pressure in the container 2.
Dieser wird durch die erfolgte Drehung des Abtriebs 6 mit Kurbel und Ausgleichsgewichten 7 wieder mechanisch zum Boden des Stempels 1 nach oben bewegt. Dabei wird auch die Luft aus dem Dehnungsbehälter 4 wieder in den Druckausgleichsbehälter 5 bewegt. This is again mechanically moved upwards to the bottom of the stamp 1 by the rotation of the output 6 with crank and counterweights 7 . In the process, the air from the expansion tank 4 is also moved back into the pressure equalization tank 5 .
Durch weitere Drehung der Kurvenscheibe 12 wiederholt sich dieser Vorgang oszillierend bis mittels des Stopp-Schalters der Vorgang unterbrochen wird. By further rotation of the cam disk 12, this process is repeated in an oscillating manner until the process is interrupted by means of the stop switch.
Bei genauer Abstimmung der Kurvenscheibe 12, des Volumens der Arbeitsflüssigkeit 9 im Gesamtsystem sowie der Abtriebsseite ist somit ein Energieüberschuss im Vergleich mit der antriebsseitig zugeführten elektrischen Energie zu erreichen. If the cam disk 12, the volume of the working fluid 9 in the overall system and the output side are precisely matched, an excess of energy can be achieved in comparison with the electrical energy supplied on the drive side.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung wird bei Anwendung des gleichen Lösungsansatzes jedoch der Behälter 2 fest angeordnet. Beweglich angeordnet wird dabei in dem Behälter ein Schwimmer la. In dieser Ausführung ist der Schwimmer la mit der Abstriebseinheit, gebildet aus Abtrieb 6 mit Kurbel und Ausgleichsgewichten 7, verbunden und überträgt die Bewegung auf den Generator 13. In a further embodiment of the solution according to the invention, however, the container 2 is fixed when using the same approach. A float 1a is movably arranged in the container. In this embodiment, the float 1a is formed with the output drive unit from the output drive 6 with crank and balancing weights 7, and transmits the movement to the generator 13.
Somit wird bei Beaufschlagung des Arbeitsmediums 9 mit Druck durch in vorhergehendem Beispiel beschriebene Antriebseinheit der Schwimmer la angehoben und bei nachlassendem Druck abgesenkt, wodurch auch bei dieser Ausführungsvariante eine gleichmäßig rotierende Bewegung und somit Energieüberschuss erzeugt wird. Thus, when the working medium 9 is pressurized by the drive unit described in the previous example, the float 1a is raised and lowered when the pressure decreases, whereby a uniformly rotating movement and thus excess energy is also generated in this embodiment variant.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Abbildung 6 schlägt eine Variante zur Koppelung zweier Energieerzeugungsvorrichtung vor. Hier ist ein zusätzlicher Arbeitsraum 16 unter den gekoppelten Energieerzeugungsvorrichtungen angeordnet. Dabei sind in diesem Arbeitsraum jeder Energieerzeugungsvorrichtung eine Kammer 17 zugeordnet, welche nicht mit der jeweils andere in Verbindung steht. Diese Kammern 17 sind ebenfalls vollständig mit dem Arbeitsmedium 9 geflutet und stehen mit dem jeweiligen Behälter 2 so in Verbindung, dass das Arbeitsmedium 9 von der Kammer 17 in den Behälter 2 bewegbar ist. A further embodiment of the solution according to the invention as shown in FIG. 6 proposes a variant for coupling two energy generating devices. Here, an additional working space 16 is arranged below the coupled power generation devices. In this working space, each energy generating device is assigned a chamber 17 which is not connected to the other one. These chambers 17 are also completely flooded with the working medium 9 and are connected to the respective container 2 in such a way that the working medium 9 can be moved from the chamber 17 into the container 2 .
Ein horizontal beweglicher angetriebener Kolben 18 ist so in dem zusätzlichen Arbeitsraum 16 angeordnet, dass er sich horizontal zwischen zwei Endpunkten bewegt. Dabei sind die Endpunkte jeweils die Lage unter einem der zusätzlichen Arbeitsräume 16. Somit werden die zusätzlicher Arbeitsräume 16 abwechselnd geflutet und somit schwimmen die jeweiligen Schwimmer la in dem Behälter 2 auf. Über einen vorzugsweise als Kurbeltrieb gestaltete Kraftübertragung wird die Bewegung des Schwimmers la auf den Abtrieb zur Energiegewinnung übertragen. Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen sind die den Behältern 2 zugeordneten Druckausgleichsbehälter 5 beide mit positivem Druck beaufschlagt. A horizontally movable driven piston 18 is arranged in the additional working space 16 so that it moves horizontally between two end points. The end points are in each case the position below one of the additional work spaces 16. The additional work spaces 16 are thus flooded alternately and the respective floats 1a float in the container 2. The movement of the float 1a is transmitted to the power take-off for generating energy via a power transmission, preferably designed as a crank mechanism. In this embodiment of the invention, the pressure equalization tanks 5 assigned to the tanks 2 are both subjected to positive pressure.
Die resultierende Druckkraft auf das Arbeitsmedium 9 ist direkt proportional zum Volumen des mit des Arbeitsmedium 9 befüllten Innenzylinders, diese resultierende Kraft unterliegt dem Archimedes'schen Gesetz für in eine Flüssigkeit eingetauchte Körper. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass als Arbeitsmedium 9 Quecksilber verwendet wird, da durch dessen Anwendung die Auftriebskraft um das ca. 13-fache erhöht wird, da die Quecksilberdichte 13546 kg / m3 im Vergleich zu 1000 kg / m3 bei Wasser beträgt. The resulting compressive force on the working medium 9 is directly proportional to the volume of the inner cylinder filled with the working medium 9; this resulting force is subject to Archimedes' law for bodies immersed in a liquid. It has proven to be particularly advantageous that mercury is used as the working medium 9, since its use increases the buoyancy force by a factor of about 13, since the mercury density is 13546 kg/m 3 compared to 1000 kg/m 3 for water .
Durch die Verwendung von Quecksilber als Arbeitsmedium 9 kann die gesamte Anlage entsprechend minimalisiert werden. By using mercury as the working medium 9, the entire system can be correspondingly minimized.
Dem Erfindungsgedanken zugehörig sind auch jegliche andere geeignete Antriebs- und Abtriebslösungen. Any other suitable drive and output solutions also belong to the idea of the invention.
Bezuaszeichenliste reference list
Stempel 1 stamp 1
Schwimmer la swimmer la
Behälter 2 container 2
Drucksicherung 3 pressure fuse 3
Dehnungsbehälter 4 expansion tank 4
Druckausgleichsbehälter 5 surge tank 5
Abtrieb 6 mit Ausgleichsgewicht 7 Output 6 with counterweight 7
Flüssigkeitsführung 8 liquid flow 8
Längenausgleich 8a Length compensation 8a
Arbeitsflüssigkeit 9 working fluid 9
Kolben 10 piston 10
Antriebslager 11 Drive bearing 11
Kurvenscheibe 12 Cam disk 12
Generator 13 generator 13
Stopp-Schalter 14 Stop switch 14
Druckausgleich 15 pressure equalization 15
Zusätzlicher Arbeitsraum 16 Additional work space 16
Kammer 17 chamber 17
Kolben 18 piston 18

Claims

Patentansprüche patent claims
Anspruch 1 claim 1
Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, gebildet aus einem an einer Tragkonstruktion vertikal angeordneten feststehenden vorzugsweise zylindrischen Stempel (1), welcher an seiner Unterseite verschlossen ist wobei ein vertikal beweglicher und nach unten hin verschlossenem Behälter (2) den Stempel (1) an seinem unteren Bereich umschließend so angeordnet ist, dass sich bodenseitig auf einer Abtriebseinheit abstützt und der Behälter (2) mit einem Arbeitsmedium (9) gefüllt und so dimensioniert ist, dass sich ein Zwischenraum zwischen der Außenwand des Stempels (1) und der inneren Wand des Behälters (2) bildet, welcher die Aufnahme der Arbeitsflüssigkeit (9) gewährleistet und das Volumen des Arbeitsmediums (9) dabei einem festen geschlossenen Volumen, gebildet aus Behälter (2) und Flüssigkeitsführung (8), angepasst ist und zwischen der Unterseite des Stempels (1) und dem inneren Boden des Behälters (2) ein Dehnungsbehälter (4) angeordnet ist, welcher mit einem mit positiven Druck beaufschlagten Druckausgleichsbehälter (5) verbunden ist und an der Unterseite des Stempels (1) und dem inneren Boden des Behälters (2)Device for generating electrical energy, consisting of a stationary, preferably cylindrical stamp (1) arranged vertically on a support structure and closed on its underside, with a vertically movable container (2) closed at the bottom holding the stamp (1) in its lower area is arranged so that it is supported on a driven unit at the bottom and the container (2) is filled with a working medium (9) and dimensioned in such a way that there is a gap between the outer wall of the stamp (1) and the inner wall of the container (2 ) which ensures the absorption of the working liquid (9) and the volume of the working medium (9) is adapted to a fixed, closed volume, formed by the container (2) and liquid guide (8), and between the underside of the plunger (1) and the inner bottom of the container (2) an expansion tank (4) is arranged, which bea with a positive pressure is connected to the impacted surge tank (5) and to the underside of the plunger (1) and the inner bottom of the tank (2)
Drucksicherungen angeordnet sind und der Behälter (2) mittels einer Flüssigkeitsführung (8) mit einer eine oszillierende Bewegung erzeugende Antriebseinheit verbunden ist, welche mittels eines Kolbens (10) das Arbeitsmedium (9) in der Flüssigkeitsführung (8) oszillierend bewegt und in dem Bereich zwischen dem Antrieb und dem Kolben (10) ein Druckausgleich (15) vorgesehen, welcher mit negativem Druck beaufschlagt ist und der Behälter (2) an mit einer Abtriebseinheit verbunden ist, welche mit Energieerzeugungsmitteln verbunden sind und im Bereich zwischen dem Kolben (10) und dem Behälter (2) in der Flüssigkeitsführung (8) ein Längenausgleich (8a) angeordnet ist. Anspruch 2 pressure fuses are arranged and the container (2) is connected by means of a liquid guide (8) to a drive unit that generates an oscillating movement, which by means of a piston (10) moves the working medium (9) in the liquid guide (8) in an oscillating manner and in the area between between the drive and the piston (10), a pressure compensation (15) is provided, which is subjected to negative pressure and the container (2) is connected to an output unit, which is connected to energy generating means and in the area between the piston (10) and the Container (2) in the liquid guide (8) a length compensation (8a) is arranged. claim 2
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Behälter (2) fest angeordnet und in diesem ein Schwimmer (la) beweglich angeordnet ist und dabei der Schwimmer (la) mit einer Abstriebseinheit verbunden ist und die Bewegung auf eine Energieerzeugungsmittel überträgt, wobei bei Beaufschlagung des Arbeitsmediums (9) mit Druck der Schwimmer (la) angehoben und bei nachlassendem Druck abgesenkt wird. Device according to Claim 1, in which the container (2) is fixedly arranged and a float (1a) is movably arranged in it, and the float (1a) is connected to a driven unit and transmits the movement to an energy-generating means, wherein when the working medium ( 9) the float (la) is raised with pressure and lowered when the pressure decreases.
Anspruch 3 claim 3
Vorrichtung zur Koppelung zweier Energieerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein zusätzlicher Arbeitsraum (16) unter den gekoppelten Energieerzeugungsvorrichtungen angeordnet ist und in diesem Arbeitsraum jeder Energieerzeugungsvorrichtung eine Kammer (17) zugeordnet ist, welche nicht mit der jeweils anderen Kammer (17) in Verbindung steht und diese Kammern (17) ebenfalls vollständig mit dem Arbeitsmedium (9) geflutet sind und mit dem jeweiligen Behälter (2) so in Verbindung stehen, dass das Arbeitsmedium (9) von der Kammer (17) in den Behälter (2) zu bewegen ist und ein horizontal beweglicher angetriebener Kolben (18) so in dem zusätzlichen Arbeitsraum (16) angeordnet ist, dass er sich horizontal zwischen zwei Endpunkten bewegt, wobei diese Endpunkte jeweils die Lage unter einem der zusätzlichen Arbeitsräume (16) sind und die zusätzlichen Arbeitsräume (16) abwechselnd geflutet werden, wobei die jeweiligen Schwimmer (la) in dem Behälter (2) aufschwimmen und über eine Kraftübertragung die Bewegung des Schwimmers (la) auf den Abtrieb zur Energiegewinnung übertragen wird. Device for coupling two energy generating devices according to claim 2, wherein an additional working space (16) is arranged under the coupled energy generating devices and in this working space each energy generating device is assigned a chamber (17) which is not connected to the other chamber (17) and these chambers (17) are also completely flooded with the working medium (9) and are connected to the respective container (2) in such a way that the working medium (9) can be moved from the chamber (17) into the container (2) and a horizontally movable driven piston (18) is arranged in the additional working space (16) so that it moves horizontally between two end points, each of which end points is the location under one of the additional working spaces (16) and the additional working spaces (16) are flooded alternately, with the respective float (la) floating in the container (2) and over a force The movement of the float (la) is transferred to the output to generate energy.
Anspruch 4 claim 4
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtriebseinheit gebildet ist aus einem Abtrieb (6) mit Kurbel und Ausgleichsgewichten (7). Device according to Claim 1, in which the output unit is formed from an output (6) with a crank and balancing weights (7).
Anspruch 5 claim 5
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtriebseinheit mit einem Generator (13) gekoppelt ist. Anspruch 6 Device according to Claim 1, in which the output unit is coupled to a generator (13). claim 6
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drucksicherungen (3) als durchström bare Aussparungen ausgeführt sind. Device according to Claim 1, in which the pressure safety devices (3) are designed as recesses through which flow can take place.
Anspruch 7 claim 7
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinheit gebildet ist aus einer motorisch angetriebenen Kurvenscheibe (12), welche die Taktsteuerung eines in einem Antriebslager (11) geführten Kolbens (10) realisiert. Device according to Claim 1, in which the drive unit is formed from a motor-driven cam disk (12) which realizes the cycle control of a piston (10) guided in a drive bearing (11).
Anspruch 8 claim 8
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Längenausgleich (8a) in Form einer Schlauchverlängerung ausgeführt ist und bei Lageveränderung des Behälters (2) die dabei entstehende Längenveränderung der Flüssigkeitsführung (8) ausgleicht. Device according to Claim 1, in which the length compensation (8a) is in the form of a hose extension and compensates for the resulting change in length of the liquid guide (8) when the position of the container (2) changes.
Anspruch 9 claim 9
Verfahren zur Energieerzeugung, bei welchem ein Behälter (2) mit einem Arbeitsmedium (9) oszillierend beaufschlagt wird und ein dem Behälter (2) zugeordnetes Gegenstück (1 oder la) durch diese Beaufschlagung mit dem Arbeitsmedium (9) eine Lageänderung erfährt, wobei diese Lageänderung als oszillierende Bewegung ausgeführt wird und diese abgegriffen und als Bewegung einem Energieerzeugungsmittel zugeführt wird. Method for generating energy, in which a container (2) is subjected to an oscillating action of a working medium (9) and a counterpart (1 or la) assigned to the container (2) undergoes a change in position as a result of this action of the working medium (9), this change in position is carried out as an oscillating movement and this is tapped and supplied as a movement to an energy generating means.
Anspruch 10 claim 10
Verfahren zur Anwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, nach welchem mittels einer motorisch angetriebenen Kurvenscheibe (12) ein Kolben (10) in der Flüssigkeitsführung (8) in Richtung des Behälters (2) bewegt wird, wodurch das Arbeitsmedium (9) in den Behälter (2) gedrückt und dabei der Behälter (2) an dem Stempel (1) nach unten gedrückt wird und sich parallel dazu der Dehnungsbehälter (4) mit Luft aus dem mit Überdruck beaufschlagten Druckausgleichsbehälter (5) füllt und diese Bewegung unterstützt und bei weiterer Drehung der Kurvenscheibe (12) der Kolben (10) zurückgezogen wird und somit den Druck im Behälter (2) minimiert und durch die erfolgte Drehung des Abtriebs (6) der Behälter (2) wieder mechanisch zum Boden des Stempels (1) bewegt wird, wobei sich die Luft aus dem Dehnungsbehälter (4) wieder in den Druckausgleichsbehälter (5) bewegt und durch weitere Drehung der Kurvenscheibe (12) dieser Vorgang wiederholt wird. Method for using the device according to Claim 1, according to which a piston (10) in the liquid guide (8) is moved in the direction of the container (2) by means of a motor-driven cam disc (12), as a result of which the working medium (9) flows into the container ( 2) is pressed and the container (2) is pressed down on the ram (1) and at the same time the expansion container (4) fills with air from the pressurized pressure compensation container (5) and supports this movement and with further rotation of the Cam disk (12) the piston (10) is retracted and thus the pressure in the container (2) is minimized and through the rotation of the output (6), the container (2) is again mechanically moved to the bottom of the ram (1), whereby the air from the expansion tank (4) moves back into the pressure equalization tank (5) and through further rotation of the cam disk (12) this process is repeated.
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