ES2470965B1 - Hydropneumatic power generator and its operation procedure. - Google Patents
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Abstract
Generador hidroneumático de energía y procedimiento de operación del mismo para generar energía mecánica utilizando la fuerza de ascenso o flotabilidad que generan los líquidos sobre objetos de menor densidad así como la fuerza de la gravedad sobre los de mayor densidad que el líquido.#Mediante un sistema de poleas, cable, tensor, depósitos, electroválvulas, mangueras, compresor de gas (aire), plataforma flotante o sostenida, etc., se logra aprovechar la fuerza de ascenso de los depósitos llenos de aire y la de descenso de los dep6sitos llenos de agua para generar energía mecánica con algunas pérdidas, como: consumo del compresor de aire, rozamientos, etc.#Cuando se acaba el recorrido de ascenso o de descenso un mismo depósito alterna la misión previa que tenia.#Este movimiento alterno de subida y bajada se transforma mediante el generador hidroneumático de energía en un movimiento de giro sobre un eje.Hydropneumatic energy generator and its operation procedure to generate mechanical energy using the force of ascent or buoyancy generated by liquids on objects of lower density as well as the force of gravity on those of greater density than liquid. # Through a system of pulleys, cable, tensioner, tanks, solenoid valves, hoses, gas (air) compressor, floating or sustained platform, etc., it is possible to take advantage of the force of ascent of the tanks filled with air and that of descent of the tanks filled with water to generate mechanical energy with some losses, such as: consumption of the air compressor, friction, etc. # When the ascent or descent route is finished the same tank alternates the previous mission it had. # This alternate movement of ascent and descent It is transformed by the hydropneumatic power generator into a turning movement on an axis.
Description
Generador hidroneumático de energía y procedimiento de operación del mismo. Hydropneumatic power generator and its operation procedure.
La invención se encuadra en el sector técnico de la producción de energía. The invention falls within the technical sector of energy production.
La invención aprovecha la fuerza de ascenso o flotabilidad que generan los líquidos sobre objetos de menor densidad así como la fuerza de la gravedad sobre los de mayor densidad que el líquido. Para ello la longitud del cable (23) es esencial porque para que el generador hidroneumático de energía produzca energía mecánica hay que tener en cuenta las distintas fuerzas que disipan la energía mecánica. The invention takes advantage of the force of ascent or buoyancy generated by liquids on objects of lower density as well as the force of gravity on those of greater density than liquid. For this, the length of the cable (23) is essential because for the hydropneumatic power generator to produce mechanical energy, the different forces that dissipate the mechanical energy must be taken into account.
A continuación paso a describir el generador hidroneumático de energía y a enumerar los elementos que contiene así como su cooperación que para una mejor comprensión se pueden observar en las figuras 1, 2, 3, 4, 5 y 6: Next, I will describe the hydropneumatic power generator and list the elements it contains as well as its cooperation, which for a better understanding can be seen in Figures 1, 2, 3, 4, 5 and 6:
El generador hidroneumático consta de una plataforma flotante (32) o una plataforma sostenida desde terreno sólido, depósitos (1) (2) alternantes agua-aire, indicadores de nivel de agua baja (15) y (16) de los depósitos (1) y (2), indicadores de nivel de agua alta The hydropneumatic generator consists of a floating platform (32) or a platform supported from solid ground, alternating water-air tanks (1) (2), low water level indicators (15) and (16) of the tanks (1) and (2), high water level indicators
- (13) (13)
- y (14) de depósitos (1) y (2), válvulas antirretorno (19) y (20) de depósitos (1) y (2), conductos flexibles de agua-aire (17) y (18), cable (23) que transmite la fuerza generada por los depósitos, correas de transmisión (33) que transmiten la fuerza generada entre las distintas poleas, poleas que convierten el movimiento lineal en rotacional (27) y (29), polea seductora (28) que aproxima el cable para una mejor transmisión de la fuerza a las poleas (27) y (29), peso tensor con polea (24) que tensa el cable de transmisión de fuerza (23), indicadores de posición alta (9) y (10) de los depósitos (1) y (2), depósito de aire presurizado y compresor (3), indicador de presión de aire (11), depósito de líquido a presión y bomba de recogida de agua de la superficie (4), indicador de presión de agua (12), válvula de paso de agua (5) al depósito (1), válvula de paso de aire (6) al depósito (1), válvula de paso de agua (8) al depósito (2), válvula de paso de aire (7) al depósito (2), rodillo de almacenaje (30) de la tubería flexible (17) que conecta esta con los depósitos (3) y (4) mediante tubería rígida, rodillo de almacenaje (31) de la tubería flexible and (14) of tanks (1) and (2), non-return valves (19) and (20) of tanks (1) and (2), flexible water-air ducts (17) and (18), cable (23 ) that transmits the force generated by the tanks, transmission belts (33) that transmit the force generated between the different pulleys, pulleys that convert the linear movement into rotational (27) and (29), seductive pulley (28) that approximates the cable for better transmission of the force to the pulleys (27) and (29), tensioner weight with pulley (24) that tensiones the power transmission cable (23), high position indicators (9) and (10) of reservoirs (1) and (2), pressurized air tank and compressor (3), air pressure gauge (11), pressurized liquid reservoir and surface water pump (4), pressure gauge of water (12), water inlet valve (5) to the tank (1), air inlet valve (6) to the tank (1), water inlet valve (8) to the tank (2), inlet valve air passage (7) to dep site (2), storage roller (30) of the hose (17) connecting this with the tanks (3) and (4) by rigid piping, storage roller (31) of the flexible tubing
- (18) (18)
- que conecta esta con los depósitos (3) y (4) mediante tubería rígida, cojinetes (26) de sujeción ejes de giro, polea con carraca (21) que transmite la fuerza cuando el cable that connects this with the tanks (3) and (4) by rigid pipe, bearings (26) of subjection of rotation axes, pulley with ratchet (21) that transmits the force when the cable
- (23) (2. 3)
- gira en sentido antihorario, polea con carraca (22) que transmite la fuerza cuando el cable (23) gira en sentido horario (las poleas con carraca (21) y (22) podrían sustituirse por un sistema de mazo-embrague u otro similar que permitan acoplar y desacoplar los ejes de giro a voluntad), ejes de toma de energía mecánica (25) donde irán acoplados los elementos de consumo de energía mecánica (generadores, bombas hidráulicas, etc.), ruedas dentadas que al unir las poleas con carraca logran que el giro en los ejes de toma rotates counterclockwise, pulley with ratchet (22) that transmits force when the cable (23) rotates clockwise (pulleys with ratchet (21) and (22) could be replaced by a mallet-clutch system or another similar one that allow coupling and decoupling of the axes of rotation at will), axes of mechanical energy intake (25) where the elements of mechanical energy consumption (generators, hydraulic pumps, etc.) will be coupled, cogwheels that join the pulleys with ratchet they achieve that the rotation in the axes of taking
- (25) (25)
- sea ininterrumpido y en un mismo sentido independientemente del sentido de giro que tenga el cable (23) en un preciso instante. be uninterrupted and in the same direction regardless of the direction of rotation of the cable (23) at a precise moment.
El generador hidroneumático de energía se caracteriza por hacer cooperar los elementos ya citados del siguiente modo: The hydropneumatic power generator is characterized by cooperating the elements already mentioned as follows:
Para el comienzo del ciclo de funcionamiento vamos a suponer que el indicador de posición (9) está indicando que el depósito (1) está frente a él, es decir el depósito (1) está en el punto mas alto del recorrido y el deposito (2) por ir unido a este mediante el cable (23) está en el punto mas bajo, en este instante el depósito (1) está lleno de aire y el depósito (2) lleno de agua, los depósitos (3) y (4) se encuentran llenos y presurizados y las electroválvulas (5) (6) (7) y (8) se encuentran cerradas. For the beginning of the operating cycle we will assume that the position indicator (9) is indicating that the tank (1) is in front of it, that is, the tank (1) is at the highest point of the route and the tank ( 2) by being connected to it by means of the cable (23) it is at the lowest point, at this moment the tank (1) is full of air and the tank (2) full of water, the tanks (3) and (4 ) are full and pressurized and the solenoid valves (5) (6) (7) and (8) are closed.
Partiendo de esta posición, en el preciso instante en el que el detector de posición (9) detecta la posición alta del depósito (1) se abre la electroválvula (5) que deja libre el paso de agua al depósito (1) hasta que el indicador de nivel de agua (13) marca que está lleno. Starting from this position, at the precise moment in which the position detector (9) detects the high position of the tank (1), the solenoid valve (5) is opened, which leaves the water passage to the tank (1) free until the Water level indicator (13) mark that is full.
También en el mismo instante en que el deposito 1 es detectado por el indicador (9) se abre la electroválvula (7) dejando libre el paso de aire hacia el depósito dos, el agua que contiene el depósito (2) se desaloja por la válvula antirretorno (20) hasta que el indicador de nivel (16) marca que ya ha salido casi toda el agua del deposito (2). Also at the same moment in which the tank 1 is detected by the indicator (9) the solenoid valve (7) is opened leaving free the passage of air towards the tank two, the water that contains the tank (2) is dislodged by the valve non-return (20) until the level indicator (16) indicates that almost all the water has already left the tank (2).
En el instante en que el indicador de nivel (13) marca que el depósito (1) esta lleno de agua se cierra la electroválvula (5). When the level indicator (13) indicates that the tank (1) is full of water, the solenoid valve (5) closes.
En el instante en que el indicador de nivel (16) marca que el depósito (2) está lleno de aire se cierra la electroválvula (7). When the level indicator (16) indicates that the tank (2) is full of air, the solenoid valve (7) is closed.
Mientras se estaban llenando y vaciando de agua los depósitos (1) y (2) comenzaron a moverse, el deposito (1) hacia la profundidad y el depósito (2) hacia la superficie While the tanks (1) and (2) were filling and emptying water, the tank (1) moved to the depth and the tank (2) to the surface
haciendo que el cable de transmisión (23) gire en sentido antihorario lo que hace que se conecte la polea de carraca (21) que en esta parte del ciclo es la que transmite la fuerza a los ejes de toma (25), en este caso queda la polea de carraca (22) libre. causing the transmission cable (23) to rotate counterclockwise which causes the ratchet pulley (21) to be connected, which in this part of the cycle transmits the force to the intake shafts (25), in this case Carraca pulley (22) is free.
El aprovechamiento de la energía consumida en llenar y vaciar ambos depósitos se sigue produciendo hasta que el indicador de posición (10) indica que el depósito (2) ha llegado a la superficie y por tanto el depósito (1) está en lo mas profundo del recorrido. The use of the energy consumed in filling and emptying both tanks is still produced until the position indicator (10) indicates that the tank (2) has reached the surface and therefore the tank (1) is in the deepest part of the travel.
En el preciso instante en que el indicador de posición detecta al depósito (2) se abren las electroválvulas (6) y (8). The solenoid valves (6) and (8) open at the precise moment when the position indicator detects the tank (2).
La electroválvula (6) se abre dejando el paso libre del aire presurizado del depósito (3) al depósito (1), cuando el indicador de nivel (15) nos indica que el depósito (1) está lleno de aire se cierra la electroválvula (6). The solenoid valve (6) opens leaving the free passage of pressurized air from the tank (3) to the tank (1), when the level indicator (15) indicates that the tank (1) is full of air the solenoid valve is closed ( 6).
La electroválvula (8) se abre dejando el paso libre del agua presurizada del depósito (4) al depósito (2), cuando el indicador de nivel (14) nos indica que el depósito (2) está lleno de agua se cierra la electroválvula (8). The solenoid valve (8) opens leaving the free passage of pressurized water from the reservoir (4) to the reservoir (2), when the level indicator (14) indicates that the reservoir (2) is full of water, the solenoid valve closes ( 8).
En el tiempo intermedio mientras que los depósitos (1) y (2) se vaciaban y llenaban de agua totalmente el depósito (1) comienza a ascender hacia la superficie y el depósito (2) comienza a descender a las profundidades haciendo que el cable de transmisión (23) comience a girar en sentido horario lo que hace que se conecte la polea de carraca (22) que en esta parte del ciclo es la que transmite la fuerza a los ejes de toma (25), en este caso queda la polea de carraca (21) libre. In the intervening time while the tanks (1) and (2) were emptied and completely filled with water the tank (1) begins to ascend towards the surface and the tank (2) begins to descend to the depths causing the cable of transmission (23) begins to rotate clockwise which causes the ratchet pulley (22) to be connected, which in this part of the cycle is the one that transmits the force to the intake shafts (25), in this case the pulley remains of ratchet (21) free.
El aprovechamiento de la energía consumida en llenar y vaciar ambos depósitos se sigue produciendo hasta que el indicador de posición (9) indica que el depósito (1) ha llegado a la superficie y por tanto el depósito (2) está en lo mas profundo del recorrido completándose así el ciclo del generador hidroneumático de energía. The use of the energy consumed in filling and emptying both tanks is still produced until the position indicator (9) indicates that the tank (1) has reached the surface and therefore the tank (2) is in the deepest part of the This way the cycle of the hydropneumatic power generator is completed.
Como ya dije al principio de esta descripción hay que tener en cuenta las distintas fuerzas que disipan la energía generada. As I said at the beginning of this description, the different forces that dissipate the generated energy must be taken into account.
La profundidad mínima viene determinada por los distintos consumos útiles y pérdidas del generador hidroneumático de energía, es decir, cuando la energía producida por los depósitos (1) y (2) es menor que la energía necesaria para activar el compresor el generador hidroneumático de energía pasa a consumir en vez de a generar. Los consumos útiles y pérdidas son los siguientes: The minimum depth is determined by the different useful consumptions and losses of the hydropneumatic power generator, that is, when the energy produced by the tanks (1) and (2) is less than the energy required to activate the compressor the hydropneumatic power generator happens to consume instead of generating. Useful consumption and losses are as follows:
1º el consumo del compresor de aire (3). 1st consumption of the air compressor (3).
2ª la pérdida de energía ocasionada por el rozamiento del agua con los depósitos (1) y (2). 2nd the loss of energy caused by the friction of the water with the tanks (1) and (2).
3ª la pérdida de energía ocasionada por el rozamiento de los ejes con los respectivos cojinetes (26). 3rd the loss of energy caused by friction of the shafts with the respective bearings (26).
4ª la pérdida debida al rozamiento entre los distintos elementos mecánicos. 4th the loss due to friction between the different mechanical elements.
5ª dependiendo del aprovechamiento que se quiera dar al generador hidroneumático de energía, es decir, que elemento acoplemos a los ejes de toma de energía mecánica (25) habría que tener en cuenta las pérdidas del elemento acoplado para tener un correcto balance energético y poder determinar la profundidad mínima que deberán alcanzar los depósitos (1) y (2) para que el conjunto genere energía excedente. 5th depending on the use that you want to give the hydropneumatic power generator, that is, what element we attach to the axes of mechanical energy intake (25) should be taken into account the losses of the coupled element to have a correct energy balance and be able to determine the minimum depth that the tanks (1) and (2) must reach for the assembly to generate excess energy.
La profundidad máxima viene determinada por tres circunstancias: The maximum depth is determined by three circumstances:
1ª el peso del material utilizado para fabricar los depósitos (1) y (2), se llega a un peso necesario para soportar la presión circundante que aunque llenemos los depósitos (1) y 1st the weight of the material used to manufacture the tanks (1) and (2), a necessary weight is reached to withstand the surrounding pressure that although we fill the tanks (1) and
(2) de aire, estos no flotan. (2) of air, these do not float.
2ª por la resistencia del material utilizado para fabricar las mangueras (18) y (17), estas deben de ser flexibles para poder ser enrolladas en los rodillos de almacenaje (30) y (31) y resistentes para soportar la presión de aire necesaria para desalojar el agua de los depósitos (1) y (2). 2nd because of the resistance of the material used to manufacture the hoses (18) and (17), these must be flexible to be able to be rolled up in the storage rollers (30) and (31) and resistant to withstand the air pressure necessary to dislodge water from reservoirs (1) and (2).
3ª la presión de aire que puede generar el compresor (3). 3rd the air pressure that the compressor can generate (3).
Básicamente hay un rango de profundidades en el que la generación de energía por parte del generador hidroneumático de energía es viable y un rango en el que la generación de energía por parte del generador hidroneumático de energía es inviable. Basically there is a range of depths in which the generation of energy by the hydropneumatic power generator is viable and a range in which the generation of energy by the hydropneumatic power generator is unfeasible.
Lo verdaderamente importante del generador hidroneumático de energía es que en apenas un minuto se puede generar mas de 10 veces la energía consumida por el compresor en una hora. Todo depende de la profundidad a la que se sumerjan los depósitos (1) y (2) así como la velocidad a la que se les deje subir. The really important thing about the hydropneumatic power generator is that in just one minute you can generate more than 10 times the energy consumed by the compressor in one hour. It all depends on the depth at which the tanks (1) and (2) are submerged, as well as the speed at which they are allowed to rise.
La energía producida por este dispositivo tiene una fuerza constante durante cada ciclo dependiendo del tamaño de los depósitos. La velocidad en un principio sería variable por lo que para un mejor aprovechamiento de la energía y una mayor durabilidad de los equipamientos habría que contrarrestar la fuerza generada con una fuerza consumida del The energy produced by this device has a constant force during each cycle depending on the size of the deposits. The speed in the beginning would be variable so that for a better use of energy and greater durability of the equipment it would be necessary to counteract the force generated with a force consumed by the
5 mismo valor por medio de máquinas de consumo y frenos que hagan mantener una velocidad constante de giro a los ejes de toma de energía mecánica (25) y por tanto a los dispositivos aquí acoplados, generadores, bombas, etc. 5 same value by means of machines of consumption and brakes that do maintain a constant speed of rotation to the axes of taking of mechanical energy (25) and therefore to the devices here coupled, generators, pumps, etc.
El vacío de empuje entre ciclos se podría rellenar con volantes de inercia o por medio de The thrust gap between cycles could be filled with flywheels or by means of
10 un sistema paralelo que estuviese ya preparado para iniciar el ciclo, en cuanto el otro parase para cambiar de ciclo. 10 a parallel system that was already prepared to start the cycle, as soon as the other stopped to change the cycle.
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