FI127687B - Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin - Google Patents

Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin Download PDF

Info

Publication number
FI127687B
FI127687B FI20125306A FI20125306A FI127687B FI 127687 B FI127687 B FI 127687B FI 20125306 A FI20125306 A FI 20125306A FI 20125306 A FI20125306 A FI 20125306A FI 127687 B FI127687 B FI 127687B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pressure
piston
pressure generator
generator
chamber
Prior art date
Application number
FI20125306A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20125306A (fi
Inventor
Jyrki Kajaste
Olof Calonius
Juha Elonen
Heikki Eskonen
Original Assignee
Aalto Korkeakoulusaeaetioe
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aalto Korkeakoulusaeaetioe filed Critical Aalto Korkeakoulusaeaetioe
Priority to FI20125306A priority Critical patent/FI127687B/fi
Priority to US14/386,493 priority patent/US9970409B2/en
Priority to PCT/FI2013/050315 priority patent/WO2013140042A2/en
Priority to EP13764914.1A priority patent/EP2836713B1/en
Priority to AU2013237295A priority patent/AU2013237295B2/en
Publication of FI20125306A publication Critical patent/FI20125306A/fi
Priority to CL2014002455A priority patent/CL2014002455A1/es
Priority to ZA2014/07553A priority patent/ZA201407553B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI127687B publication Critical patent/FI127687B/fi

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/1875—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem and the wom is the piston or the cylinder in a pump
    • 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
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/187—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem and the wom directly actuates the piston of a pump
    • 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
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1885—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem
    • F03B13/189—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem acting directly on the piston of a pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B5/00—Machines or pumps with differential-surface pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F04C14/065—Capacity control using a multiplicity of units or pumping capacities, e.g. multiple chambers, individually switchable or controllable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B3/00—Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Actuator (AREA)

Description

Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin
Esillä olevan keksinnön kohteena on adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin järjestelmiin, joissa energiaa tuova mekaaninen voima vaihtelee voimakkaasti, erityisesti aaltoenergiajärjestelmiin.
Aaltoenergiajärjestelmissä primäärinen mekaaninen teho on usein edestakaisen lineaarisen liikkeen muodossa, joka muutetaan hydraulipaineeksi sylinterimäisissä kammioissa olevien mäntien avulla. Ongelmana erilaisissa aaltovoimaa mekaaniseksi energiaksi muuntavissa järjestelmissä on se, että aaltovoimalaitteiden tuottama teho on epätasaista sekä liikenopeuden että voiman suhteen. Tämä johtuu sekä itse aaltojen hydrodynamiikasta että käytössä olevan aaltovoimalaitteen konstruktiosta. Pitemmällä aikajänteellä aaltovoimalaitteen tuottamat voimatasot vaihtelevat myös sen kautta, mikä on aallokon voimakkuus. Voimantuotto on siis luontaisesti vaihtelevaa.
Muutettaessa aaltovoimalaitteelta saatava mekaaninen energia hydrauliseksi energiaksi, on aaltovoimalaitteen tuottaman tehon vaihtelun takia myös hydraulisen järjestelmän paine sykkivää. Mikäli hydraulinen energia on tarkoitus muuttaa sähköenergiaksi turbiinien tai hydrostaattisten moottorien avulla, aiheutuu sykkivästä paineesta ongelmia järjestelmän ohjauksen kannalta. Vaihtelevat paineet heikentävät järjestelmän hyötysuhdetta, sillä korkea hyötysuhde saavutetaan vain pienellä toiminta-alueella lähellä järjestelmän suunnittelupistettä. Toiminta-alueen ääripäissä eli heikon aallokon aikana sähköntuotanto voi jäädä olemattomaksi, mutta toisaalta voimakkaan aallokon vallitessa osa tehosta voidaan joutua ohjaamaan paineenrajoitusventtiilien kautta ulos hydraulisesta järjestelmästä. Tämä merkitsee suuria tehohäviöitä.
Aaltoenergiajärjestelmissä primaarienergia voidaan käyttää sähköntuotannon lisäksi myös makean veden valmistamiseen (esimerkiksi) käänteisosmoosin
20125306 PRH 30 -05- 2017 avulla. Tämä on erittäin suoraviivainen ja integroitu järjestelmäratkaisu, sillä hydraulinen järjestelmä huolehtii sekä tehon että materiaalin (suolavesi) siirrosta. Kyseisessä järjestelmässä itse käänteisosmoosiprosessi muodostaa suuren ohjausteknisen haasteen, sillä veden saaminen puoliläpäisevien kalvo5 jen läpi vaatii sitä, että järjestelmä paineen tulee aina ylittää veden osmoottinen paine. Kyseinen veden suolapitoisuudesta riippuva arvo on siis kynnyspaine, joka täytyy ylittää, jotta itse prosessi saataisiin käyntiin. Toisaalta myös liian korkeat paineet voivat muodostaa ongelmia, joten käänteisosmoosilaitoksen hydraulisessa järjestelmässä tulisi olla mahdollisuus paineen säätöön, jotta prosessi saataisiin käyntiin myös pienillä aallokon voimakkuuksilla ja sen energia- ja materiatase olisi optimaalinen nimellis- ja sitä suuremmilla aallonvoimakkuuksilla.
Johtuen aaltovoimalaitteiden konstruktiosta niiden tuottama teho on tyypilli15 sesti edestakaista lineaariliikettä. Luonteva ja siksi aaltoenergiakonsepteissa yleinen toimilaite paine-energian tuottamiseksi on konstruktioltaan hydraulisylinteriä muistuttava lineaaripumppu (yksisylinterinen mäntäpumppu). Siinä missä hydraulisylinteri on lineaarimoottori, joka muuntaa hydraulisen tehon mekaaniseksi tehoksi, hydraulisen lineaaripumpun toiminta on päinvas20 täinen. Hydraulisylinteriä muistuttavat ratkaisut ovat luotettavia ja niiden hyötysuhde on hyvä, jos tiivistekitkat ja vuodot saadaan rajoitettua pieniksi tarkoituksenmukaisilla tiivisteratkaisuilla. Yksisylinterinen mäntäpumppu on kuitenkin komponentti, jonka säädettävyys on olematon; tuotettu paine seuraa suoraviivaisesti siihen tuotua voimaa ja tilavuusvirta vastaavasti männän 25 liikenopeutta.
Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada ratkaisu sovelluksiin, joissa mekaaninen teho tuodaan järjestelmään lineaariliikkeen muodossa ja muunnetaan paine-energiaksi syrjäytysperiaatteella, eli muuttamalla paine30 kammioiden tilavuutta paineenkehittimeen kohdistetun liikkeen avulla. Painekammioissa on mäntä-/syrjäytyspinta eli fluidia syrjäyttävä pinta, joka pai neistaa fluidia. Ratkaisu voidaan myös toteuttaa tilanteessa jossa mekaaninen teho tuodaan järjestelmään rotaationikkeen muodossa, jolloin jäljempänä kuvatut painekammiot toteutettaisiin vääntömoottorirakenteella. Ratkaisu mahdollistaa aaltoenergian käyttökelpoisen aallonvoimakkuusalueen laajentamisen siten, että heikossakin aallokossa saavutetaan kynnyspaineen ylittävä paine ja toisaalta saadaan optimaalisesti hyödynnettyä myös voimakkaampien aaltojen energia.
Tämän päämäärän saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle adaptiiviselle paineenkehittimelle on tunnusomaista se, että paineen kehitin on varustettu ohjausjärjestelmällä, joka on järjestetty kytkemään painekammioita toisiinsa ja/tai eri painekanaviin siten, että mäntä-/syrjäytyspintojen tehollinen pintaala muuttuu mäntä-/syrjäytyspintohin ja/tai fluidikammion muodostavaan runkoon kohdistuvan mekaanisen käyttövoiman muutoksien mukaan siten, että paineenkehittimen käyttökohteeseen johdettavaan fluidiin tuottama paine ylittää kynnyspaineen.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan tunnusomaista se, että menetelmässä mitataan paineenkehittimen painekanavaan tuottamaa painetta, joka painearvo syötetään paineenkehittimeen liitetyn ohjausventtilistön ohjauslogiikalle, joka suorittaa adaptoitumisalgoritmin, jonka perusteella ohjauslogiikka kytkee painekammioita toisiinsa ja eri painekanaviin siten, että mäntäpintojen tehollinen pinta-ala muuttuu siten, että paineenkehittimen käyttökohteeseen johdettavaan fluidiin tuottama paine ylittää kynnyspaineen.
Keksinnön mukainen adaptiivinen (mukautuva) paineen kehitin koostuu monikammioisesta väliaineen (fluidin) paineistusyksiköstä, sekä siihen liittyvästä ohjausjärjestelmästä joka koostuu ohjausventtiilistöstä ja ohjauslogiikasta. Paineistusyksikkö toimii myös ei-mukautuvassa perusmoodissa ilman ohjausjärjestelmää. Järjestelmä muuntaa ajan funktiona muuttuvan mekaanisen käyttöenergian hydrauliseksi tai pneumaattiseksi energiaksi painekammioissa mäntien välityksellä. Käyttöenergia tuodaan paineistusyksikköön mekaanisen käyttövoiman F avulla. Käyttövoima F voi kohdistua joko männänvarteen tai esim, sylinterimäiseen painerunkoon tai molempiin. Keksinnön mukaisen adaptiivisen hydraulisen paineen kehitti men sovelluskohteita ovat mm. meriveden syöttäminen käänteisosmoosijärjestelmään makean veden tuottamiseksi tai meriveden suodattamiseksi/puhdistamiseksi, veden pumppaaminen tiettyyn nostokorkeuteen jne.
Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:
Kuvio 1 esittää erästä keksinnönmukaisen adaptiivisen paineen kehitti men suoritusmuotoesimerkkiä kaaviollisena periaatekuvana, kuviot 2-4 esittävät ohjausventtiilistön eräitä kaaviollisia suoritusmuotoesimerkkejä, kuviot 5-6 esittävät eri kytkentätilojen tehollisia pinta-aloja, kuviot 7-8 esittävät esimerkkejä erilaisista kytkennöistä, ja kuvio 9 esittää erään ohjausesimerkin lohkokaaviona.
Keksinnön kohteena on vaihtelevaan käyttövoimaan mukautuva paineengenerointijärjestelmä, jossa painekammioiden kytkentäjärjestelmällä ja ohjauslogiikalla saavutetaan haluttu kynnyspaine. Paine syntyy syrjäytysperiaatteella; kammiotilavuus muuttuu, jolloin siinä olevan painevällaineen paine muuttuu. Järjestelmän paineen adaptointi tapahtuu kytkemällä laitteen paineenalaisia kammioita joko toisiinsa, matalapainekanavaan, painekanavaan, järjestelmäkanavaan tai ulkoiseen painekanavaan (kuvio 1). Kytkemisistä huolehtii ohjauslogiikka. Kytkemisellä tarkoitetaan tässä hakemuksessa sitä, että mahdollistetaan virtaus kammiosta toiseen, esimerkiksi avaamalla tarkoituksenmukainen venttiili.
Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti esimerkki adaptiivisesta paineenkehittimestä. Vasemmalla puolella on nelikammioinen paineenkehitin 10, jossa on painekammiot 11, 12 männät 13, 14 ja männänvarret 15-17, joihin tuodaan käyttövoima F. Painekammiot ovat tyypillisesti poikkileikkaukseltaan ympyrämäisiä sylintereitä mutta ne voivat olla poikkileikkaukseltaan muunkin muotoisia, kuten esim, elliptisiä, kolmiomaisia tai neliömäisiä, joiden kulmat on edullisesti pyöristetyt tiivistyksen toteuttamiseksi. Painekammiot 11, 12 jakautuvat yläpuoliseen kammiotilaan lly, 12y ja alapuoliseen kammiotilaan 11a, 12a, jolloin viitemerkinnällä Äly on merkitty painekammion 11 yläpuoliseen kammiotilaan vaikuttavaa männän pinta-alaa, viitemerkinnällä Ala on merkitty painekammion 11 alapuoliseen kammiotilaan vaikuttavaa männän pinta-alaa, viitemerkinnällä A2y on merkitty painekammion 12 yläpuoliseen kammiotilaan vaikuttavaa männän pinta-alaa ja viitemerkinnällä A2a on merkitty painekammion 12 alapuoliseen kammiotilaan vaikuttavaa männän pintaalaa. Painekammioiden runko-osaa on merkitty viitenumerolla 22.
Oikealla puolella on kuvattu ohjausjärjestelmää ja ohjauslogiikkaa 18, joilla kytketään sellainen mäntien paineenalaisten pinta-alojen Äly - A2a kombinaatio (tehollinen pinta-ala), että saavutetaan haluttu kynnyspaine. Kuviossa 1 viitenumero 19 esittää paineakkua, viitenumero 20 vastaventtiiliä, viitenumero 21 paineenrajoitusventtiiliä ja viitenumero 24 säiliötä. Viitenumero 23 kuvaa suodatinta. Painekanavaa on merkitty viitenumerolla 25, järjestelmäkanavaa viitenumerolla 26, ulkoista painekanavaa numerolla 27 ja matalapainekanavaa viitenumerolla 28. Taulukossa 1 on esitetty laitteiston selostuksessa käytettävät muut merkinnät.
Taulukko 1. Merkinnät ja symbolit.
Äly Männän paineenalainen pinta-ala kammiossa lly, yläpuoli kuvassa 1
Ala Männän paineenalainen pinta-ala kammiossa 11a, alapuoli kuvassa 1
Azy Männän paineenalainen pinta-ala kammiossa 12y, yläpuoli kuvassa 1
Aza Männän paineenalainen pinta-ala kammiossa 12a, alapuoli kuvassa 1
Aeff Tehollinen pinta-ala
F Voima (käyttövoima)
n Syklien kierroslaskurin arvo (vakauttamiskierroksen numero)
N Vakautta miskierrosten (syklien) lukumäärä
P Paine
p_kynnys Kynnyspaine
p_mit Mitattu paine
W Paineenkehittimen tuottama energia
W_mit Mitattu energia
20125306 PRH 30 -05- 2017
Kuvioissa 2-4 on kuvattu ohjausjärjestelmään 18 kuuluvan ohjausventtiilistön eräitä suoritusmuotoesimerkkejä kahdella ja kolmella sylinterikammiolla varustetuissa suoritusmuodoissa kaaviollisina periaatekuvina.
Kuviossa 2 on esitetty ohjausventtiilistön ensimmäinen suoritusmuotoesimerkki. Ohjausventtiilistö voi sisältää esimerkiksi seuraavat toiminnot:
Vastaventtiilitoiminto (vapaa virtaus toiseen suuntaan, suljettu toiseen). Ma10 talapainekanavaan 28 yhdistetty vastaventtiilitoiminto 211 sallii vapaan virtauksen matalapainekanavasta sylinterikammioon 201, 202. Painekanavaan 25 yhdistetty vastaventtiilitoiminto 212 sallii vapaan virtauksen sylinterikammiosta 201, 202 painekanavaan. Virtauskanava on avattavissa ja suljettavissa ulkoisesti sylinterikammion ja matalapainekanavan välillä venttiilitoiminnon
20125306 PRH 30 -05- 2017
213 avulla ja sylinterikammion ja painekanavan 25 välillä venttiilitoiminnon
214 avulla. Ulkoinen ohjaus voi olla esimerkiksi manuaalinen, sähköinen, sähkömagneettinen, hydraulinen, pneumaattinen tai vastaava.
Kuviossa 3 on esitetty ohjausventtiilistön toinen suoritusmuotoesimerkki.
Tämä vaihtoehtoinen ohjausventtiilistö voi sisältää esimerkiksi seuraavat toiminnot:
Vastaventtiilitoiminto (vapaa virtaus toiseen suuntaan, suljettu toiseen). Ma10 talapainekanavaan 28 yhdistetty vastaventtiilitoiminto 311 sallii vapaan virtauksen matalapainekanavasta sylinterikammioon 301, 302, 303 ja painekanavaan 25 yhdistetty vastaventtiilitoiminto 312 sallii vapaan virtauksen sylinterikammiosta 301, 302, 303 painekanavaan 25. Virtauskanava on avattavissa ja suljettavissa ulkoisesti sylinterikammion ja matalapainekanavan välillä venttiilitoiminnon313 avulla ja eri sylinterikammioiden välillä venttiilitoiminnon 314 avulla. Ulkoinen ohjaus voi olla esimerkiksi manuaalinen, sähköinen, sähkömagneettinen, hydraulinen, pneumaattinen tai vastaava.
Kuviossa 4 on esitetty ohjausventtiilistön kolmas suoritusmuotoesimerkki.
Tämä vaihtoehtoinen ohjausventtiilistö voi edelleen sisältää esimerkiksi seuraavat toiminnot:
Vastaventtiilitoiminto (vapaa virtaus toiseen suuntaan, suljettu toiseen). Matalapainekanavaan 28 yhdistetty vastaventtiilitoiminto 411 sallii vapaan virta25 uksen matalapainekanavasta 28 sylinterikammioon 401, 402, 403. Painekanavaan 25 yhdistetty vastaventtiilitoiminto 412 sallii vapaan virtauksen sylinterikammiosta 401, 402, 403 painekanavaan 25. Virtauskanava on avattavissa ja suljettavissa ulkoisesti eri sylinterikammioiden välillä venttiilitoiminnon 413 avulla. Ulkoinen ohjaus voi olla esimerkiksi manuaalinen, sähköinen, sähkömagneettinen, hydraulinen, pneumaattinen tai vastaava. Tässä ohjaus
20125306 prh 30 -05- 2017 järjestelmän versiossa voi esiintyä rajoituksia sylinterikammioiden välisten kaikkien mahdollisten kytkentätilojen saavuttamisen suhteen.
Ohjausjärjestelmän avulla voidaan kytkeä painekammiot joko järjestelmä5 kanavaan, ulkoiseen painekanavaan, toisiin painekammioihin tai matalapa inekana vaan.
Seuraavana käydään läpi esimerkki nelikammioisen paineenkehittimen kytkennöistä, kun kammiota kytketään joko painekanavaan tai matala10 painekanavaan. Esimerkissä esitellään ne tilat, jotka voidaan toteuttaa kun kytkentöjä vastaavat teholliset pinta-alat Aeff järjestetään diskreetiksi jakaumaksi kasvavan pinta-alan mukaan. Tilalla tarkoitetaan aktiivisten venttiilikytkentöjen joukkoa ja sitä vastaavaa tehollista pinta-alaa Aeff. Tässä esimerkissä painekammiot on kytketty joko painekanavaan (1) tai matala15 painekanavaan (0).
Efektiivisen pinta-alan arvo muodostuu siten, että mäntien ja rungon välisen suhteellisen liikkeen suunnassa Ml painekammion tilavuutta pienentävä ja siten painetta kasvattava paineenalainen liikesuuntaan suuntautuva männän pinta-ala otetaan huomioon etumerkiltään positiivisena ja vastaavasti painekammion tilavuutta suurentava ja siten painetta alentava paineenalainen liikesuuntaan suuntautuva männän pinta-ala otetaan huomioon negatiivisena pinta-alana. Mikäli paineenalaisia kammioita kytketään toisiinsa, lasketaan kyseiset liikesuuntaan suuntautuvat pinta-alat yhteen ja saadaan yhdistelmän efektiivinen pinta-ala. Mikäli efektiivinen pinta-ala on positiivinen, järjestelmä kasvattaa painetta liikesuuntaan Ml ja jos efektiivinen pinta-ala on negatiivinen, järjestelmä pyrkii pienentämään painetta liikesuuntaan Ml, mutta kasvattamaan painetta mäntien liikkuessa rungon suhteen vastakkaiseen suuntaan eli liikesuuntaan M2. Mikäli avataan virtauskanava painekanavaan esimerkiksi venttiilin avulla, voidaan kytkentäkombinaatioilla, joilla on positiivinen efektiivinen pinta-ala, tuottaa ja kasvattaa painetta liikesuuntaan Ml toimittaessa ja kytkentäkombinaatioilla, joilla on negatiivinen efektiivinen pinta-ala, tuottaa ja kasvattaa painetta liikesuuntaan M2 toimittaessa. Mikäli efektiivinen pinta-ala saa arvon nolla, ei järjestelmä tuota painetta kumpaankaan liikesuuntaan toimittaessa.
Taulukko 2 esittää nelikammioisen paineenkehittimen kytkennät ja taulukko esittää numeerisen esimerkin, jossa teholliset pinta-alat on järjestetty kasvavan pinta-ala-arvon mukaan. Pinta-alat on esimerkissä valittu niin että ne kasvavat tilojen mukaan lähes lineaarisesti. Tällä lähes lineaarisella jakaumalle la tehollisen pinta-alan muutos siirryttäessä tilasta toiseen on lähes yhtä suu- ri. Jos halutaan toisenlainen jakauma, se on mahdollista valitsemalla paineenalaiset pinta-alat (esimerkissä Äly, Ala, A2y, A2a) toisin.
Kuva 5 esittää Taulukon 2 mukaisia kytkentöjä vastaavia tehollisia pinta-aloja 15 ja kuva 6 esittää tehollisten pinta-alojen diskreettiä jakaumaa pinta-alojen suuruuden mukaisen lajittelun jälkeen.
Kun ohjausalgoritmissa (ks. laitteiston ohjaus jäljempänä) valitaan seuraava tila, edetään siis diskreetillä jakaumalla seuraavaan pisteeseen.
Taulukko 2. Nelikammioisen paineenkehittimen kytkennät.
20125306 PRH 30 -05- 2017
Kytkentä Äly Ala A2y A2a
0 0 0 0 0
1 1 0 0 0
2 1 1 0 0
3 1 0 1 0
4 1 0 0 1
5 1 1 1 0
6 1 1 0 1
7 1 0 1 1
8 1 1 1 1
9 0 1 0 0
10 0 1 1 0
11 0 1 0 1
12 0 1 1 1
13 0 0 1 0
14 0 0 1 1
15 0 0 0 1
1 Kammio kytketty painelinjaan/-kanavaan
0 Kammio kytketty matalapainekanavaan
20125306 PRH 30 -05- 2017
Taulukko 3. Numeerinen esimerkki. Nelikammioisen paineen kehitti men teholliset pinta-alat.
Äly Ala A2y A2a
1,1 3,1 4,6 3,6 Aeff
0 F-------------- 0 0 0 0
1,1 0 0 0 1,1
1,1 -34 0 0 -2
1,1 r 0 4,6 0 5,7
1,1 0 0 -3,6 -2,5
1,1 -3,1 4,6 0 2,6
1,1 -3,1 0 -3,6 -5,6
1,1 0 4,6 -3,6 2,1
1,1 -3,1 4,6 -3,6 -1
0 -3,1 0 0 -3,1
0 r -34 4,6 0 1,5
0 -3,1 0 -3,6 -6,7
0 -3,1 4,6 -3,6 -2,1
0 F 0 4,6 0 4,6
0 r 0 4,6 -3,6 1
0 0 0 -3,6 -3,6
Taulukko 4. Tilat, jotka saatu lajittelemalla taulukon 3 teholliset pinta-alat suu ruu sjä rjestykseen
20125306 PRH 30 -05- 2017
Tila Aeff sort Kytkentä
0 -6,7 11
1 -5,6 6
2 -3,6 15
3 -3,1 9
4 -2,5 4
5 -2,1 12
6 -2 2
7 -1 8
8 0 0
9 1 14
10 1,1 1
11 1,5 10
12 2,1 7
13 2,6 5
14 4,6 13
15 5,7 3
20125306 PRH 30 -05- 2017
Kytkentäesi merkkejä
Kuvion 1 mukaisen suoritusmuodon kytkentäesimerkkejä havainnollistetaan kuviossa 7, jossa on näytetty pelkät kytkennät ilman aktiivisia venttiilejä. Ku5 viossa 7 esimerkissä (a) ylin kammio generoi painetta (pinta-ala Äly), taulukon 2 kytkentä 1 ja taulukon 4 tila 10. Esimerkissä (b) molempien mäntien yläpuolella olevat kammiot generoivat painetta (Älyjä A2y, Tila 15). Esimerkissä (c) kolme ylintä kammiota on kytketty painekanavaan (Tila 13). Esimerkissä (d) kaikki kammiot on kytketty painekanavaan ja liikesuunta M2 alas 10 (Tila 7). Kuvassa 7d männänvarren liikesuunta on alas M2, kun se muissa osakuvissa on ylös Ml. Tämä johtuu siitä, että kuvan 7d tilan (Tila 7, taulukko 4) tehollinen pinta-ala on negatiivinen, jolloin painetta (verrattuna matalapainekanavan paineeseen) voidaan kasvattaa vain männänvarren alaspäin suuntautuvalla liikkeellä. Ylös suuntautuva liike laskee kammioiden painetta 15 (ja voi nesteellä täytetyssä järjestelmässä johtaa nesteen höyrystymiseen).
Kuvassa 8 on esitetty Kuvan 7c kytkennöissä aktiiviset venttiilit tapauksessa, jossa painekanava on kytketty käänteisosmoosijärjestelmään (RO=reverse osmosis).
Laitteiston ohjaus
Laitteiston yksityiskohtainen ohjaus voidaan toteuttaa eri tavoin riippuen käytettävästä instrumentoinnista. Jäljempänä on kuvattu kaksi esimerkkiä, toinen perustuu pelkkään painekanavan paineen mittaukseen ja toinen perustuu liikenopeuden ja kammiopaineiden mittaamiseen, painekanavan paineen 25 mittauksen lisäksi. Instrumentoinnista riippumatta perusideana ohjauksessa on että jos käyttövoima F pienenee, pienennetään tehollista pinta-alaa Aeff siten, että paineen kehitti men tuottama paine ylittää kynnyspä ineen. Vastaavasti, jos käyttövoima F suurenee, suurennetaan tehollista pinta-alaa Aeff siten, että tuotettu paine kuitenkin ylittää kynnyspäineen. Tällainen kynnyspai30 ne voi olla esimerkiksi makean veden tuotannossa käytettävän käänteisos moosilaitteiston vaatima osmoottinen paine. Ohjauksen primaari tavoite on siis se, että järjestelmä kykenee ylittämään annetun kynnyspäineen. Tästä pitää huolen ohjauksen primaarialgoritmi. Sekundaariset tavoitteet saavutetaan käyttämällä adaptoitumisalgoritmia, jonka avulla voidaan huolehtia esimerkiksi siitä, että järjestelmän energiatase on optimaalinen.
Ohjausesimerkki 1
Päätoiminto:
• Vertaillaan painekanavan painetta p järjestelmän vaatimaan kynnyspaineeseen p_kynnys.
• Jos p < p_kynnys, pienennetään tehollista pinta-alaa valitsemalla edellinen 'pienempi' tilajakauman tila.
• Jos p > p_kynnys, suurennetaan tehollista pinta-alaa valitsemalla seuraava 'suurempi' tilajakauman tila jäljempänä selitettävän adaptoitumisalgoritmin mukaan.
Tärkeimmät vaiheet:
1. Ohjaus, asetetaan ohjausarvot muisteihin (mm. tilamuisti, liikesuuntamuistit, viiveperustemuisti, viivearvomuisti ja dekrementti, ks. kuvio 9)
a. Alustus: ohjausarvoiksi asetetaan alkuarvot
b. Vapaakierto: ohjausarvoiksi asetetaan vapaakierron mahdollistava tila
2. Tunnistetaan liikesuunta LIIKESUUNNAN TUNNISTIMELLA
3. Tunnistetaan liikesuunnan vaihtuminen ja vähennetään syklilaskuria, jos viiveperuste on syklipohjainen
4. Kytketään tila
a. Ensimmäisellä kerralla
i. esim, pienin (liikesuuntariippuva) tila (pienin |Aeff|, jolla oikea liikesuuntariippuva etumerkki.) ii. tai jokin valittu alkutila (liikesuuntariippuva)
b.Seuraavilla kerroilla syklin aikana laskettu (liikesuuntariippuva) tila
5. Mitataan järjestelmän tuottamat paineet painekanavasta (eli ylitetäänkö kynnyspaine)
6. Verrataan saavutettua (kierroksella n) järjestelmäpainetta paineen ky n ny spa i nea rvoo n
a. jos p_mit(n) > p_kynnys
Käytetään ADAPTOITUMISALGORITMIA, jonka tulemat ovat:
i. säilytetään tila (n+1) ii. suurennetaan tehollista pinta-alaa (seuraavalla kerralla eli n+1)
b. p_mit < p_kynnys -> pienennetään tehollista pinta-alaa (seuraa- valla kerralla eli n+1)
i. jos jo on pienin tehollinen pinta-ala kytketään kaikki kammiot matalapainekanavaan (Tila 8, taulukko 4/Kytkentä 0, taulukko 2) tai ii. annetaan pienimmän tilan olla ja varastoidaan tai käytetään energia johonkin apu-/sekundääriseen toimintoon (energian talteenotto tai muuntaminen turbiinin tai hydraulimoottorin avulla toiseen muotoon; aputoimintoja ovat esim, huuhtelu)
7. Palataan kohtaan 2
- Ylipaineen (ja ylitehon) syntyminen estetään paineenrajoitusventtiilillä
- Mikäli aktiivinen ohjausjärjestelmä ei toimi, järjestelmä kykenee kuitenkin tuottamaan painetta ja tilavuusvirtaa ilman ulkoista ohjausta pelkkien vastaventtiilikytkentöjen avulla
LIIKESUUNNAN TUNNISTIN
Esimerkiksi:
• Mitataan pienen lisäsylinterin kammiopaineita tai o Lisäsylinteri voidaan kiinnittää paineenkehittimeen siten, että jokin paineenkehittimen männänvarsista käyttää lisäsylinterin mäntää; lisäsylinterin ei tarvitse osallistua varsinaiseen paineen kehittämiseen, vaan tarkoituksena on liikesuunnasta riippuvan paineeron generoiminen männän yli; lisäsylinterin paine-energiaa voidaan käyttää aaltovoimalaitoksen aputoimintoihin, kuten suodattimien vastavirtapesuun jne.) • Tunnistetaan siirtymäanturin tai nopeusanturin signaalin etumerkki tai • Liitetään voima-anturi männänvarteen (havaitaan puristus/veto) tai • Mitataan männän varresta tai siihen kiinnitetystä anturi kappaleesta venymiä (veto/puristus) tai • (Mekaanis-sähköisiin) rajakatkaisimiin perustuva logiikka
ADAPTOITUMISALGORITMI • Tätä käytetään, kun kynnyspaine ylittyy; tehollista pinta-alaa Aeff suurennetaan vasta viiveen jälkeen, jotta vältetään tietyissä tapauksissa mahdollinen tilojen edestakainen vaihtuminen. Ratkaisu on relevantti tapauksessa, jossa tilojen vaihto perustuu ainoastaan painekanavan paineen mittaamiseen (edullisen instrumentoinnin tapaus).
• Viive, vakauttamisaika (kuinka usein testataan, onko nykyinen tila paras) o Aikaperusteinen: vaihdetaan tilaa vasta viiveajan täytyttyä o Sykliperusteinen: joka N:s sykli (vaihdetaan tilaa esimerkiksi vasta kymmenennen syklin jälkeen) • Onko viivearvoa (syklimäärä tai viiveaika) jäljellä, eli onko viivearvo > 0 o Jos on, jätetään tila ennalleen (ei suurenneta tehollista pintaalaa) ja palataan pääalgoritmin alkuun o Jos ei ole, suurennetaan tehollista pinta-alaa ja päivitetään tilamuistia ja palataan sen jälkeen pääalgoritmin alkuun o Aikaperusteista vakauttamista käytettäessä viivearvoa (viiveaikaa) päivitetään ennen uuden kierroksen alkua ja sykliperusteista vakauttamista käytettäessä viivearvoa (viivesyklien lukumäärää) päivitetään liikesuunnan vaihtojen yhteydessä o Aikaperusteista vakauttamista käytettäessä dekrementti on esimerkiksi kytkentäsilmukan jaksonaika tai sen monikerta o Sykliperusteista vakauttamista käytettäessä dekrementti on esimerkiksi yksi sykli • Palataan kohtaan 2 pääalgoritmissa (Ohjausesimerkki l:ssä)
Ohjausesimerkin 1 lohkokaavio on esitetty kuviossa 9.
Ohjausesimerkki 2
1. Tunnistetaan liikesuunta LIIKESUUNNAN TUNNISTIMELLA, joka voi olla esim.
a. sähköinen
i. asema-anturi ii. nopeusanturi iii. kiihtyvyysanturi
b. magneetinen
c. hydraulinen
d. mekaaninen
e. tai vastaava
2. Kytketään tila
a. Ensimmäisellä kerralla
i. esim, pienin tehollinen (liikesuuntariippuva) tila ii. tai jokin alkuperäinen oletustila (liikesuuntariippuva)
b. Seuraavilla kerroilla syklillä laskettu (liikesuuntariippuva) tila
3. Mitataan
a.järjestelmän tuottamat paineet
i. painekanavasta (eli ylitetäänkö kynnyspaine)
b. Mitataan muita suureita
i. kammiopaineet, voima (voidaan arvioida kammiopaineista), liikenopeus yms.
ii. Lasketaan tuotettu teho ja energia iii. siirretään (liikesuuntakohtaiseen) muistiin
4. Verrataan saavutettua (n) järjestelmäpainetta paineen kynnyspä inearvoon
a. jos p_mit(n) > p_kynnys
i. säilytetään tila (n+1) tai (riippuu ADAPTOITUMISALGORLTMISTA) ii. suurennetaan tehollista pinta-alaa (seuraavalla kerralla eli n+1)
b. p_mit < p_kynnys -> pienennetään tehollista pinta-alaa (seuraavalla kerralla eli n+1)
i. jos jo on pienin tehollinen pinta-ala kytketään kaikki kammiot matalapainekanavaan tai ii. annetaan pienimmän tilan olla ja käytetään energia johonkin apu-/sekundääriseen toimintoon (energia, huuhtelu tms.)
c. Verrataan tuotettua energiaa/työ (W_mit) edelliseen (liikesuuntakohtaiseen) arvoon (muistissa, n-1)
d. jos p_mit(n) > p_kynnys
i. ja W_mit(n) > W_mit(n-1) -> annetaan tilan olla (n+1) ii. ja W_mit(n) < W_mit(n-1) -> kytketään edellinen tila (n+1)
e. jos p_mit(n) > p_kynnys
i. kytketään pienempi tila (n+1)
5. Palataan kohtaan 1
Ylipaineen (ja ylitehon) syntyminen estetään paineenrajoitusventtiilillä
- Mikäli aktiivinen ohjausjärjestelmä ei toimi, järjestelmä kykenee kuitenkin tuottamaan painetta ja tilavuusvirtaa ilman ulkoista ohjausta pelkkien vastaventtiilikytkentöjen avulla
ADAPTOITUMISALGORITMI • Alussa määritetään viive, sykliaika, jaksonaika (kuinka usein testataan, onko nykyinen tila paras ) o Päivitetään viiveaikalaskuria aikainkrementillä (tai aikadekrementillä, jos käytetään vähentävää laskuria) delta_t tai o Päivitetään viivesyklilaskuria; tilanvaihto joka N:s puolisykli (testataan esim, joka kymmenennellä puolisyklillä voidaanko tilanvaihto suorittaa) • Luetaan nykyinen tila muistista • Suurennetaan tehollista pinta-alaa (Aeff) o jos pinta-ala on jo maksimi, pidetään kyseinen tila • Palataan kohtaan 1 pääalgoritmissa (Ohjausesimerkki 2:ssä)
20125306 prh 30 -05- 2017

Claims (10)

  1. Patenttivaatimukset
    1. Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin (10) aaltoenergiakäyttöisiin käänteisosmoosi (RO) -järjestelmiin, joissa energiaa tuottava mekaaninen voima vaihtelee voimakkaasti, johon paineenkehittimeen kuuluu ainakin kaksi fluidikammiota (11, 12; 201, 202; 301, 302, 303; 401, 402, 403), joissa on mäntäpinta/syrjäytyspinta (Aiy, Aia, A2y, A2a), joka mäntäpinta/syrjäytyspinta ja fluidikammio on järjestetty liikkumaan toistensa suhteen edestakaisin, jolloin mäntäpinta/syrjäytyspinta (Aiy, Aia, A2y, A2a) vaikuttaa kammiossa (11, 12; 201, 202; 301, 302, 303; 401, 402, 403) olevaan fluidiin mainitun keskinäisen edestakaisen liikkeen avulla, joka paineenkehitin on järjestetty tuottamaan RO-järjestelmään vietävään suolapitoiseen veteen tietyn kynnyspaineen ylittävän paineen, tunnettu siitä, että paineenkehitin (10) on varustettu ohjausjärjestelmällä (18), joka on järjestetty kytkemään kammioita (11, 12; 201, 202; 301, 302, 303; 401, 402, 403) toisiinsa ja/tai eri painekanaviin siten, että mäntä-/syrjäytyspintojen (Aiy, Aia, A2y, A2a) tehollinen pinta-ala (Aeff) muuttuu mäntä-/syrjäytyspintoihin (Aiy, Aia, A2y, A2a) ja/tai fluidikammion muodostavaan runkoon (22) kohdistuvan mekaanisen käyttövoiman muutoksien mukaan siten, että paineenkehittimen RO-järjestelmään johdettavaan suolapitoiseen veteen tuottama paine ylittää kynnyspäineen.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paineenkehitin (10), tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmään (18) kuuluu ohjausventtiilistö varustettuna ohjauslogiikalla ja elimet, jotka mittaavat paineenkehittimen painekanavaan (25) tuottamaa painetta, joiden mittauselimien antaman mittaustuloksen perusteella ohjauslogiikka suorittaa primaarialgoritmin ja kytkee sen perusteella painekammioita toisiinsa ja eri painekanaviin siten, että mäntä-/syrjäytyspintojen tehollinen pinta-ala muuttuu siten, että paineenkehittimen käyttökohteeseen johdettavaan fluidiin tuottama paine ylittää kynnyspäineen.
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen paineenkehitin, tunnettu siitä, että runkoon ja/tai mäntä-/syrjäytyspintaan ja/tai männänvarteen on järjestetty paineanturi kunkin painekammion paineen mittaamiseksi.
  4. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen paineenkehitin, tunnettu siitä, että mäntäpintaan liittyvään männänvarteen ja/tai fluidikammion muodostavaan runkoon on järjestetty voima- ja/tai kiihtyvyysanturi.
  5. 5. Menetelmä adaptiivisen hydraulisen paineenkehittimen (10) ohjaamiseksi aaltoenergiakäyttöisissä RO-järjestel missä, joissa energiaa tuottava mekaaninen voima vaihtelee voimakkaasti, johon paineenkehittimeen kuuluu ainakin kaksi fluidikammiota (11, 12), joissa on mäntäpinta/syrjäytyspinta (Aiy, Aia, A2y, A2a), joka mäntäpinta/syrjäytyspinta ja fluidikammio on järjestetty liikkumaan toistensa suhteen edestakaisin, jolloin mäntäpinta/syrjäytyspinta (Aiy, Aia, A2y, A2a) vaikuttaa kammiossa (11, 12) olevaan fluidiin mainitun keskinäisen edestakaisen liikkeen avulla, joka paineenkehitin järjestetty tuottamaan RO-järjestelmään vietävään suolapitoiseen veteen tietyn kynnyspaineen ylittävän paineen, tunnettu siitä, että menetelmässä mitataan paineenkehittimen painekanavaan (25) tuottamaa painetta, joka painearvo syötetään paineenkehittimeen liitetyn ohjausventtiilistön ohjauslogiikalle, joka suorittaa primaarialgoritmin, jonka perusteella ohjauslogiikka kytkee kammioita siten, että mäntäpintojen/syrjäytyspintojen (Aiy, Aia, A2y, A2a) tehollinen pinta-ala (Aeff) muuttuu siten, että paineenkehittimen RO-järjestelmään vietävään suolapitoiseen veteen tuottama paine ylittää kynnyspäineen.
  6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitatun painearvon ylittäessä kynnyspaineen ohjauslogiikka suorittaa lisäksi adaptoitumisalgoritmin.
  7. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä mitataan lisäksi mäntäpintojen/syrjäytyspintojen tai fluidikammion liikesuuntaa ja/tai liikenopeutta.
    5
  8. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä mitataan lisäksi männänvarsiin ja/tai fluidikammion muodostavaan runkoon kohdistuvaa käyttövoimaa (F).
  9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä,
  10. 10 että menetelmässä paineenkehittimen tuottaman paineen alittaessa kynnyspaineen ja mäntäpintojen (Aiy, Aia, A2y, A2a) tehollisen pinta-alan (Aeff) ollessa minimiarvossaan kaikki kammiot kytketään matalapainekanavaan, joka ohjataan sekundääriseen käyttökohteeseen tai säiliöön.
FI20125306A 2012-03-20 2012-03-20 Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin FI127687B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125306A FI127687B (fi) 2012-03-20 2012-03-20 Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin
US14/386,493 US9970409B2 (en) 2012-03-20 2013-03-20 Adaptive hydraulic pressure generator
PCT/FI2013/050315 WO2013140042A2 (en) 2012-03-20 2013-03-20 Adaptive hydraulic pressure generator
EP13764914.1A EP2836713B1 (en) 2012-03-20 2013-03-20 Adaptive hydraulic pressure generator
AU2013237295A AU2013237295B2 (en) 2012-03-20 2013-03-20 Adaptive hydraulic pressure generator
CL2014002455A CL2014002455A1 (es) 2012-03-20 2014-09-16 Generador de presion hidraulica adaptable para sistemas en los cuales la fuerza mecanica productora de energia varia en forma significativa, donde el generador comprende al menos dos camaras de fluido, y donde ademas esta equipado con un sistema de control que permite conectar las camaras entre si; uso, metodo.
ZA2014/07553A ZA201407553B (en) 2012-03-20 2014-10-17 Adaptive hydraulic pressure generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125306A FI127687B (fi) 2012-03-20 2012-03-20 Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20125306A FI20125306A (fi) 2013-12-05
FI127687B true FI127687B (fi) 2018-12-14

Family

ID=49223403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20125306A FI127687B (fi) 2012-03-20 2012-03-20 Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9970409B2 (fi)
EP (1) EP2836713B1 (fi)
AU (1) AU2013237295B2 (fi)
CL (1) CL2014002455A1 (fi)
FI (1) FI127687B (fi)
WO (1) WO2013140042A2 (fi)
ZA (1) ZA201407553B (fi)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10352291B2 (en) 2008-07-07 2019-07-16 Oscilla Power, Inc. Power take off system for wave energy convertor
GB201104843D0 (en) * 2011-03-23 2011-05-04 Crowley Michael D Wave energy conversion
GB201217702D0 (en) * 2012-10-03 2012-11-14 Aquamarine Power Ltd Wave power hydraulic system and method
EP3009181A1 (en) 2014-09-29 2016-04-20 Sulzer Management AG Reverse osmosis system
WO2017049200A1 (en) * 2015-09-16 2017-03-23 Oscilla Power Inc. Power take off system for wave energy convertor
KR200483313Y1 (ko) * 2015-12-18 2017-04-26 한전케이피에스 주식회사 발전용 수압 검출 시스템
CN106401843B (zh) * 2016-12-01 2018-12-07 浙江海洋大学 一种波浪能与洋流能综合发电码头
CN108825428A (zh) * 2018-06-15 2018-11-16 武汉理工大学 一种可伸缩自调节型浮力摆臂式阵列发电装置
US11808289B2 (en) 2021-10-25 2023-11-07 Deere & Company Fluid pressure boost system and method
US11542961B1 (en) * 2021-10-25 2023-01-03 Deere & Company Fluid pressure boost system and method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4002416A (en) * 1976-01-15 1977-01-11 Roy Morgan Axford Motor powered by wave action
US4466244A (en) * 1982-08-25 1984-08-21 Wu Jiun Tsong Power generation
JP3331152B2 (ja) * 1997-07-29 2002-10-07 東芝機械株式会社 密閉液圧式増圧装置
DE10012405A1 (de) * 2000-03-15 2001-09-20 Mannesmann Rexroth Ag Einrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Aktuators
AU2003256485A1 (en) * 2002-07-11 2004-02-02 Yu-Si Fok Wave energy conversion device for desalination, etc.
JP4678135B2 (ja) * 2003-06-17 2011-04-27 セイコーエプソン株式会社 ポンプ
US8037678B2 (en) * 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
GB0811280D0 (en) 2008-06-19 2008-07-30 Wavebob Ltd A power take off system for harnessing wave energy
GB2461061A (en) * 2008-06-19 2009-12-23 Vetco Gray Controls Ltd Subsea hydraulic intensifier with supply directional control valves electronically switched
AU2010336383B2 (en) 2009-12-24 2015-05-28 General Compression Inc. Methods and devices for optimizing heat transfer within a compression and/or expansion device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013140042A3 (en) 2013-12-19
CL2014002455A1 (es) 2015-04-24
EP2836713A2 (en) 2015-02-18
WO2013140042A2 (en) 2013-09-26
US20150104332A1 (en) 2015-04-16
ZA201407553B (en) 2016-05-25
EP2836713A4 (en) 2016-06-01
US9970409B2 (en) 2018-05-15
AU2013237295A1 (en) 2014-11-06
AU2013237295B2 (en) 2017-02-02
EP2836713B1 (en) 2020-06-17
FI20125306A (fi) 2013-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI127687B (fi) Adaptiivinen hydraulinen paineenkehitin
AU2012239050B2 (en) Hydraulic-electrical transducer, transducer arrangement and method for driving a transducer
US8667786B2 (en) Converter and method for converting mechanical energy into electrical energy
CN101970858B (zh) 用于将波能转换成电能的能量转换装置
RU2613768C2 (ru) Устройство и способ выработки электроэнергии посредством ограниченного давлением осмоса (варианты)
US8240140B2 (en) High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
CN103089527B (zh) 波浪能发电系统和控制方法
US20110314810A1 (en) Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
JP2010222967A (ja) 油圧掘削機用の駆動装置
KR20080059158A (ko) 파에너지 변환장치
CN103038509A (zh) 流体工作机器以及运行流体工作机器的方法
CN109578347B (zh) 一种深海浮标液压系统
CN105544631B (zh) 一种液压铲工作装置的控制回路
CN102216750A (zh) 油压致动器和油压振动试验装置
US20140159380A1 (en) Energy converting device for energy systems, and method for operating such a device
CN104454715A (zh) 一种基于电气控制的新型二次调节系统
CN203146212U (zh) 波浪能发电系统
CN103758689A (zh) 利用液压能提供旋转机械动力的装置及做功方法
CN101235836A (zh) 泵控式电液执行机构
EP2721294A1 (en) Method of synchronising a generator drive with an alternating current electrical network
CN209818410U (zh) 一种深海浮标液压系统
CN105738100B (zh) 一种油气弹簧性能试验系统及试验方法
CN113815824A (zh) 一种深远海设备用节能浮力调节装置
CN103742344B (zh) 基于液压传动的多轴点吸收式波浪能发电装置
Heikkilä et al. Experimental evaluation of a piston-type digital pump-motor-transformer with two independent outlets

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127687

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B