FI120702B - Menetelmä ja laitteisto sähköenergian tuottamiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO SÄHKÖENERGIAN TUOTTAMISEKSI

5 Tämän keksinnön kohteena on laitteisto ja menetelmä sähköenergian tuottamiseksi, käyttämällä laitteistossa ja menetelmässä jotakin nestettä, kuten esimerkiksi vettä, ja liikuteltavia astioita.

10 Tunnetaan useita erilaisia laitteistoja sähköenergian tuottamiseksi, viilaavan ja/tai paineenalaisen nesteen, kuten veden avulla. Vesivoimalaitoksissa muutetaan vir-taavan veden liike-energiaa roottorin rotaatioenergiaksi, joka edelleen muutetaan generaattorilla sähköksi.

15 Esimerkiksi tunnetuissa pumppuvoimalaratkaisuissa kaksi eri korkeudella olevaa vesiallasta on yhdistetty painejohdolla. Vesiturbiiniin ja generaattoriin on kytketty saman akselin avulla toimiva pumppu. Kun energian tarve on vähäinen, pumpataan vettä alemmasta altaasta ylempään. Tällöin generaattori toimii pumpun moottorina. Toisaalta taas vettä voidaan johtaa ylemmästä altaasta alempaan turbiinien 20 kautta, jolloin voidaan kehittää sähköä turbiiniin yhdistetyn generaattorin avulla.

Tunnetuissa ratkaisuissa on heikkoutena matala hyötysuhde, koska energiaa ku- • · ’···* luu suuren vesimassan pumppaamiseen, ja muihin häviöihin kuten kitkaan ym.

♦ * • · · • · · 25 Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä ja menetelmää soveltava laitteisto, jolla voidaan tehokkaasti, ja korkealla hyötysuhteella tuottaa sähköä.

• · · • · · • · · .··*. Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on mainittu patentti vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

··· 30 • · · • · ·

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista myös se, mitä on esitetty pa- *·;·’ tenttivaatimuksissa 2-6.

··· • · · • · · •

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty mene- m.\' 35 telmää kuvaavissa patenttivaatimuksissa 7 ja 8.

• · · • · ··· • « • · • · · 2

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin piirustusten 1, 1a ja 1b avulla, joissa kuviot 1a ja 1b ovat suurennoksia kuvion 1 osoittamasta kahdesta kohdasta.

5 Keksinnön mukaisessa laitteessa on siis kaksi astiaa, jotka ovat sisäkkäin.

Ulompi astia 1 on yläosastaan avoin ja sen sisällä oleva sisempi astia 2 on tilavuudeltaan pienempi, kuin ulompi astia (esim. korkeus 2 cm ja halkaisija 2 cm pienempi, kuin ulomman sisähalkaisija). Sisempi astia on umpinainen säiliö, mutta se 10 voi myös tarvittaessa olla avoin.

Sisemmän astian pohja on laajempi, kuin sen halkaisija siten, että pohjan halkaisija on suuruudeltaan sama, kuin ulomman astian halkaisija, josta on vähennetty esimerkiksi 2 mm:ä. Sisemmän astian reunoissa on levymäiset tiivistekappaleet 3, 15 jotka on varustettu manuaalisesti tai sähköisesti sulkeutuvilla (mootto-ri)sulkuventtiileillä 16 tai vastaavalla sukuelimellä. Sisemmän säiliön pohjan reuna on varustettu tiivisterenkailla 15, jotka estävät nesteen, kuten veden pääsyn venttiilin 16 kautta, kun venttiili on suljetussa asennossa.

20 Sisemmän astian kannen keskipisteeseen on asennettu männän tappi 4, jonka yläpäässä tiivisterenkaat (männän renkaat, ei kuviossa).

Astioiden yläpuolelle on asennettu esijännityselin 5 kuten jousi tai paineletku tai • · · :*.a< painejohto, jonka pituus sallii astian liikkeen ylä- ja ala-asentojen välillä.

: .·. 25 Paineletkun tai vastaavan alapäähän on sijoitettu männän sylinteri 13, joka toimii • · · “.V sisäastiassa olevan männän tapin kanssa painetta yllä pitävänä ns. liukumäntä- “*. laitteena”.

• · · • · · • · · • · · • · *···' Männän sylinteri on kiinnitetty ulomman astian yläreunaan yhdyselimel- 30 lä/yhdyselimillä 11, kuten esim. vetotangoilla tai vastaavilla. Yhdyselimet pitävät paineletkun alapään paikallaan säiliöiden suhteen.

• · · • · • φ • · · . !·. Paineletkun sisähalkaisija on sama, kuin männän sylinterin sisähalkaisija ja letkun • · · .-I. alapää on kiinnitetty männän sylinteriin.

*:*’ 35 • ·

Paineletkun yläpää 6 on kiinnitetty ilmatiiviisti laitteen yläpuolella periksi antamat- • · · tomaan kattoon 7 tai palkkiin.

3

Ulompi astia on ripustettu kiinteästä katosta 7 siten, että katosta vaijerilla on ensin ripustettu nostomoottorit 8 ja sen yhteydessä olevat sähkögeneraattorit 9.

Nostomoottorit 8 on nostovaijereilla 10 kiinnitetty ulompaan säiliöön siten, että lait-5 teen nostovaiheessa, astioita nostettaessa, nostomoottorilla nostetaan säiliöt ja pudotusvaiheessa kyseiset vaijerit pyörittävät sähkögeneraattoreita.

Sähkögeneraattoreiden tuottama sähkö johdetaan edelleen käytettäväksi esim. sähköverkkoon ja nostomoottoreiden nostovaiheessa käyttövirta tuodaan ulkopuo-10 Ien sähköverkosta.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä, ulomman säiliön ja sisemmän säiliön välinen tila 12 täytetään vedellä, eli astioiden ollessa ylhäällä, avataan sisemmän astian pohjan reunassa olevat sulku(moottori)venttiilit 16. Tässä vaiheessa astioiden 15 pohjien välissä oleva vedenpaine kasvaa säiliön korkeuden vastaavan vesipatsaan suuruiseksi aiheuttaen ulomman astian pohjaan alaspäin suuntautuvan voiman ja sisäastian pohjaan yhtä suuren ylöspäin suuntautuvan voiman.

Sisäpuolisen astian ylöspäin suuntautuva voima välittyy astian kannessa olevan 20 mäntätapin 4 välityksellä paineletkun sisällä olevaan ilmatilaan. Alkuvaiheessa vetotangot 11 pitävät paineletkun 5 alapään paikallaan.

Paineletkun sisällä oleva paine kasvaa yhtä suureksi sisäsäiliötä nostavan voiman • · · # kanssa. Tässä vaiheessa mäntään kohdistuva voima ja paineletkun alaspäin : .·. 25 suuntautuva paine kumoavat toisensa, jolloin sisäastia pysyy paikallaan.

• · · • · · · • · · • · • · Tämän jälkeen astioiden annetaan pudota niiden oman painon ja ulomman astian pohjaan kohdistuvan voiman vaikutuksella alaspäin paineletkun kokonaispituuden • · *···* salliman matkan.

30

Pudotessaan astioiden alaspäin suuntautuva kokonaisvoima pyörittää nostovaije- • · · reiden välityksellä sähkögeneraattoreita voiman, matkan ja ajan teholla. Näin syn- . !·. tyvä sähköenergia otetaan hyötykäyttöön.

• · · ··· • · · • · T 35 Kun astiat ovat saavuttaneet ala-asennon, suljetaan sisäastian pohjalaipan moot-toriventtiilit 16.

• · · • « • · • · · Tällöin astioiden pohjien väliseen vesimassaan ei kohdistu astian sivun korkuista vesipatsaan painetta, vaan vesimassan alaspäin suuntaama voima on käytännöin- 4 sesti katsoen vain vesimassan oma paino. Vastaavasti sisemmällä astialla ei ole enää nostavaa voimaa.

Tämän seurauksena tässä vaiheessa alaspäin vaikuttava voima on käytännössä 5 astioiden oma massa plus vesimassan paino.

Tämän jälkeen nostetaan nostomoottoreilla 8 astiat yläasentoonsa ulkopuolisen sähkövirran avulla.

10 Keksinnön mukaisen laitteen hyödyllisyys syntyy siitä, että alaspäin vaikuttava voima astioiden pudotessa verrattuna astioiden nostoon tarvittavaa voimaa (ilman astioiden omaa painoa) on moninkertainen, jolloin voidaan tuottaa sähkögeneraat-torin avulla sähköä hyvällä hyötysuhteella.

15 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät myöskään rajoitu yksinomaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, ja ne voivatkin siksi vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä nostomoottori voi tarvittaessa toimia myös 20 sähkögeneraattorina sisempää astiaa sekä ulompaa astiaa laskettaessa.

··» • · • · • · · • · • · • ·· • · • « · • · · ··♦ · ♦ · ♦ • · • · ·♦· • · · • · · ··· • · ♦ • · • · • · · • · · • ♦ · ·♦* • · · • · • · • · · • · · • · · ·«· • · · • · • · ♦ ♦♦ • ♦ • · · * ♦ · • · ·»· • · • · • · ·

Claims (8)

1. Laitteisto sähköenergian tuottamiseksi sähkögeneraattorilla (9) jossa lait- 5 teistossa on olennaisesti pystysuunnassa liikuteltava ulompi astia (1) ja sisempi astia (2), ja että ulomman ja sisemmän astian välinen, sukuelimellä (3) jaettavissa oleva tila (12) on täytetty kokonaan tai osittain nesteellä, ja että sisempään astiaan on yhdistetty suoraan tai välillisesti esi-jännityselin (5), tunnettu siitä, että esijännityselin on yhdistetty kattoon ja 10 sisempään astiaan siten, että sisemmän astian liikkuessa, myös esijänni tyselin kykenee liikkumaan, ja välittämään voimia sisemmän astian ja katon välillä, ja että laitteistossa on ulompaan astiaan ja esijännityselimeen suoraan tai välillisesti sovitetut vetotangot (11) tai vastaavat, joilla voidaan pitää esijännityselimen alapää sijainniltaan samassa paikassa suh-15 teessä sisempään ja ulompaan astiaan, sisempää ja ulompaa astiaa nostettaessa tai laskettaessa, ja että ulompaan astiaan on yhdistetty yhdyselimellä (10) ainakin yksi nostoelin (8), kuten nostomoottori ja että ulompaan astiaan on sähkövirran tuottamiseksi yhdistetty suoraan tai välillisesti ainakin yksi sähkögeneraattori (9) ja että ulompaan astiaan on 20 asennettu yksi tai useampi paineventtiili (14), ja että sisemmän astian reunoissa on levymäiset sulkuelimet 3, joilla voidaan säätää nesteen kulkua sisemmän ja ulomman astian välisessä tilassa, ja jotka sulkuelimet on varustettu manuaalisesti tai sähköisesti sulkeutuvilla sulkuventtiileillä • · : 1·· 16 tai vastaavalla sukuelimellä. 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että nostoelin : toimii myös sähkögeneraattorina. • · · • · · • · • ·

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ulompi as- ..... 30 tia ja sähkögeneraattori on yhdistetty vaijerilla tai vastaavalla.

• · · • · · • · *’;** 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ulompi as- • · tia ja generaattori on yhdistetty tangolla, kiskolla tai männällä. • · :·1.. 35

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että esijänni- • · \ tyselin on paineletku tai painejohto. • · · • ·

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että esijännityselin on jousimainen elin.

7. Menetelmä sähköenergian tuottamiseksi sähkögeneraattorilla (9) jossa menetelmässä käytetään olennaisesti pystysuunnassa liikuteltavaa ulompaa astia (1) ja sisempää astiaa (2), ja että ulomman ja sisemmän 5 astian välinen, sukuelimellä (3) jaettavissa oleva tila (12) on täytetty ko konaan tai osittain nesteellä, ja että sisempään astiaan on yhdistetty suoraan tai välillisesti esijännityselin (5) tunnettu siitä, että esijännityselin on yhdistetty kattoon ja sisempään astiaan siten, että sisemmän astian liikkuessa, myös esijännityselin kykenee liikkumaan siten, että sillä voidaan 10 välittää voimia sisemmän astian ja katon välillä, ja että ulompaan astiaan ja esijännityselimeen suoraan tai välillisesti sovitetuilla vetotangoilla (11) tai vastaavilla pidetään esijännityselimen alapää sijainniltaan samassa paikassa suhteessa sisempään ja ulompaan astiaan, sisempää ja ulompaa astiaa nostettaessa tai laskettaessa, ja että ulompaan astiaan on yh-15 distetty yhdyselimellä (10) ainakin yksi nostoelin jolla nostetaan ulompi ja sisempi astia, ja että ulompaan astiaan on asennettu yksi tai useampi paineventtiili (14), ja että sisemmän astian reunoissa on levymäiset sukuelimet 3, joilla säädetään nesteen kulkua sisemmän ja ulomman astian välisessä tilassa, ja jotka sukuelimet on varustettu manuaalisesti tai säh-20 köisesti sukeutuvilla sulkuventtiileillä 16 tai vastaavalla sukuelimellä, ja että ulompaan astiaan on sähkövirran tuottamiseksi yhdistetty suoraan tai välillisesti ainakin yksi sähköä tuottava sähkögeneraattori, jolla tuote- • · · taan sähköä ulompaa ja sisempää astiaa laskettaessa ja/tai nostettaes- |···· sa. : 25 • · · ·

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä sähköenergian tuottamisek- : si sähkögeneraattorilla tunnettu siitä, että nostoelin (8), toimii myös säh- • · · .***. kögeneraattorina sisempää astiaa sekä ulompaa astiaa laskettaessa. • · · • · · • · · • · # • · • · • · · • · • · · • · · • · • · • · · • · · • · • · 1 · • · · • · · • ·