NL2005668C2

NL2005668C2 - DEVICE FOR COMPRESSING A FLUID FOR ENERGY GENERATION.

Info

Publication number: NL2005668C2
Application number: NL2005668A
Authority: NL
Inventors: Arif Yilmaz
Original assignee: Arif Yilmaz
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-14

Description

Inrichting voor het comprimeren van een fluïdum voor energieopwekkingDevice for compressing a fluid for energy generation

De uitvinding betreft een inrichting voor het 5 comprimeren van een fluïdum, zoals lucht of water, voor energieopwekking.The invention relates to a device for compressing a fluid, such as air or water, for generating energy.

Er zijn in de stand van techniek verschillende manieren bekend om een fluïdum, zoals lucht, te comprimeren en vervolgens deze gecomprimeerde lucht te gebruiken voor het aandrijven van 10 een voertuig of het opwekken van energie.Various ways are known in the prior art to compress a fluid, such as air, and then use this compressed air to drive a vehicle or generate energy.

Zo beschrijft WO 201054844 een windturbine waarbij de bladen van de windturbine verbonden zijn met een compressor om lucht te comprimeren. De gecomprimeerde lucht wordt in een accumulator opgeslagen, zodat de gecomprimeerde lucht op een 15 later moment gebruikt kan worden om een turbine aan te drijven en zo op een gelijkmatige en efficiënte manier elektrische energie op te wekken.For example, WO 201054844 describes a wind turbine in which the blades of the wind turbine are connected to a compressor to compress air. The compressed air is stored in an accumulator, so that the compressed air can be used at a later moment to drive a turbine and thus generate electrical energy in an even and efficient manner.

US 2010095661 beschrijft dat een compressor aangedreven wordt door een verbrandingsmotor. De compressor comprimeert 20 lucht, die opgeslagen wordt in een accumulator. De gecomprimeerde lucht wordt vervolgens gebruikt in een lucht motor om daarmee een voertuig aan te drijven.US 2010095661 describes that a compressor is driven by a combustion engine. The compressor compresses air, which is stored in an accumulator. The compressed air is then used in an air motor to drive a vehicle.

US 2008148734 heeft betrekking op een elektriciteitscentrale waarbij een gasturbine een compressor 25 aandrijft. Deze compressor comprimeert lucht, die vervolgens opgeslagen wordt in een accumulator. Met de gecomprimeerde lucht uit de accumulator wordt vervolgens weer een turbine aangedreven, waarmee elektriciteit opgewekt wordt.US 2008148734 relates to a power plant in which a gas turbine drives a compressor. This compressor compresses air, which is then stored in an accumulator. With the compressed air from the accumulator, a turbine is subsequently driven again, with which electricity is generated.

In de bekende manieren wordt telkens een accumulator 30 gebruikt om de gecomprimeerde lucht tijdelijk op te slaan. Een dergelijke accumulator neemt ruimte in, die in bepaalde omstandigheden schaars kan zijn, bijvoorbeeld bij toepassing in een voertuig.In the known ways, each time an accumulator 30 is used to temporarily store the compressed air. Such an accumulator takes up space, which can be scarce in certain circumstances, for example when used in a vehicle.

Daarnaast wordt in veel gevallen een verbrandingsmotor 35 gebruikt om de compressor aan te drijven. Een verbrandingsmotor 2 zorgt gewoonlijk voor een ongewenste milieubelasting.In addition, in many cases a combustion engine 35 is used to drive the compressor. A combustion engine 2 usually causes an undesirable environmental impact.

Het is nu een doel van de uitvinding om een inrichting voor het comprimeren van een fluïdum te verschaffen, waarbij de bovengenoemde nadelen verminderd zijn of zelfs voorkomen worden.It is now an object of the invention to provide a device for compressing a fluid, wherein the above-mentioned disadvantages are reduced or even avoided.

5 Dit doel wordt bereikt met een inrichting volgens de aanhef, welke inrichting omvat: - ten minste een cilinder, met een bodem en een in de cilinder beweegbare zuiger; - in de bodem van de cilinder aangebrachte 10 toevoerventiel voor het aan de cilinder toevoeren van een fluïdum; - in de bodem van de cilinder aangebrachte afvoerventiel voor het uit de cilinder wegvoeren van een gecomprimeerd fluïdum; 15 waarbij het toevoerventiel is verbonden met een fluïdumvoorraad.This object is achieved with a device according to the preamble, which device comprises: - at least one cylinder, with a bottom and a piston movable in the cylinder; - supply valve arranged in the bottom of the cylinder for supplying a fluid to the cylinder; - discharge valve arranged in the bottom of the cylinder for discharging a compressed fluid from the cylinder; 15 wherein the supply valve is connected to a fluid supply.

Bij voorkeur worden tenminste twee cilinders gebruikt.At least two cylinders are preferably used.

Door ten minste twee cilinders te gebruiken kan op een eenvoudige en efficiënte wijze een fluïdum gecomprimeerd worden. 20 Bij een cilinder zal alleen de slag naar de bodem van de cilinder toe een compressie van het fluïdum opleveren, daar de tegengestelde slag er voor zorgt, dat de cilinder via het toevoerventiel gevuld wordt met fluïdum vanuit de fluïdumvoorraad. Door nu ten minste twee cilinders te gebruiken, 25 kan tijdens het vullen van de ene cilinder de andere cilinder een compressieslag uitvoeren en vice versa. Hierdoor wordt een continue stroom van gecomprimeerd fluïdum geproduceerd, die gebruikt kan worden om energie op te wekken.By using at least two cylinders, a fluid can be compressed in a simple and efficient manner. With a cylinder only the stroke towards the bottom of the cylinder will result in compression of the fluid, since the opposite stroke ensures that the cylinder is filled with fluid from the fluid supply via the supply valve. By now using at least two cylinders, the other cylinder can perform a compression stroke during filling of the one cylinder and vice versa. This produces a continuous stream of compressed fluid that can be used to generate energy.

Wanneer water of olie gebruikt wordt als fluïdum is het 30 gewenst om het fluïdum in een voorraadtank op te slaan en het fluïdum na gebruik voor energie opwekking weer terug te voeren naar de voorraadtank.When water or oil is used as fluid, it is desirable to store the fluid in a storage tank and return the fluid to the storage tank after use for energy generation.

Bij gebruik van water als fluïdum kan het onder druk gebrachte water gebruikt worden in combinatie met een spuit, 35 zodat water onder hoge druk op een oppervlak gespoten kan worden 3 om bijvoorbeeld het oppervlak te reinigen van vuil.When water is used as a fluid, the pressurized water can be used in combination with a sprayer, so that water can be sprayed onto a surface under high pressure to, for example, clean the surface of dirt.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat de inrichting een met de afvoerventielen verbonden accumulator voor het opslaan van gecomprimeerd 5 fluïdum. Een accumulator kan voordelig zijn om tijdelijke stilstand op te vangen, zodat de energieopwekking door kan blijven gaan. Daarnaast kan een accumulator behulpzaam zijn bij het overbruggen van een verschil tussen de geproduceerde hoeveelheid gecomprimeerd fluïdum en de verbruikte hoeveelheid 10 fluïdum.In an embodiment of the device according to the invention, the device comprises an accumulator connected to the discharge valves for storing compressed fluid. An accumulator can be advantageous to compensate for temporary standstill, so that energy generation can continue. In addition, an accumulator may be helpful in bridging a difference between the amount of compressed fluid produced and the amount of fluid consumed.

Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat een generator voor het opwekken van energie, waarbij de generator verbonden is met de afvoerventielen en aangedreven wordt door het gecomprimeerde fluïdum. Bij voorkeur 15 omvat de generator een turbine. Hiermee kan gemakkelijk en efficiënt door een onder druk staand fluïdum een roterende beweging geproduceerd worden, waarmee vervolgens een dynamo aangedreven kan worden om elektrische energie op te wekken.Another embodiment of the device according to the invention comprises a generator for generating energy, the generator being connected to the discharge valves and driven by the compressed fluid. The generator preferably comprises a turbine. A rotating movement can hereby be produced easily and efficiently by a pressurized fluid, with which subsequently a dynamo can be driven to generate electrical energy.

In weer een andere uitvoeringsvorm van de inrichting 20 volgens de uitvinding omvat de inrichting een hydraulische cilinder voor het heen en weer bewegen van de zuigers. Bijvoorkeur zijn de de zuigers gekoppeld, zodanig dat de zuigers complementaire bewegingen maken.In yet another embodiment of the device 20 according to the invention, the device comprises a hydraulic cylinder for moving the pistons back and forth. The pistons are preferably coupled such that the pistons make complementary movements.

Met de hydraulische cilinder kan een grote kracht 25 opgewekt worden om de zuigers in de cilinders heen en weer te bewegen, waardoor een hoge druk in het fluïdum opgewekt kan worden.A large force can be generated with the hydraulic cylinder to move the pistons in the cylinders back and forth, whereby a high pressure can be generated in the fluid.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn de ten minste twee cilinders 30 verticaal opgesteld, zodanig dat de comprimerende slag van de cilinders in zwaartekrachtrichting is en omvat de inrichting verder hefmiddelen voor het omhoog heffen van de zuigers in de cilinders.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the at least two cylinders are arranged vertically, such that the compressing stroke of the cylinders is in the direction of gravity and the device further comprises lifting means for lifting the pistons in the cylinders.

Bijvoorkeur omvatten de hefmiddelen hijskranen. Ook 35 andere middelen, zoals een takel of een lier, kunnen als 4 hefmiddel zijn voorzien.The lifting means preferably comprise cranes. Other means, such as a hoist or a winch, can also be provided as lifting means.

Door de ten minste twee cilinders verticaal opgesteld zijn, zal de zwaartekracht de zuigers naar beneden trekken, waardoor het fluïdum gecomprimeerd wordt. Met de hefmiddelen 5 worden vervolgens de zuigers in de cilinders weer omhoog gebracht om een nieuwe compressieslag te kunnen maken.Due to the at least two cylinders being arranged vertically, gravity will pull the pistons downwards, compressing the fluid. With the lifting means 5 the pistons in the cylinders are subsequently raised again in order to be able to make a new compression stroke.

Het voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat de inrichting heel eenvoudig opgeschaald kan worden, zodat met eenvoudige middelen grote hoeveelheden fluïdum, zoals lucht, 10 gecomprimeerd kunnen worden, waarmee vervolgens elektriciteit opgewekt kan worden. Daarbij moet gedacht worden aan cilinders van enkele meters in diameter en vele meters hoog. Hiermee kan op gemakkelijk wijze op industriële schaal een fluïdum gecomprimeerd worden en elektriciteit opgewekt worden.The advantage of this embodiment is that the device can be scaled up very simply, so that large amounts of fluid, such as air, can be compressed with simple means, with which subsequently electricity can be generated. Consideration should be given to cylinders of a few meters in diameter and many meters high. A fluid can be compressed in this way on an industrial scale and electricity can be generated.

15 Daarnaast vindt bij het comprimeren van het fluïdum geen uitstoot van schadelijke stoffen plaats, hetgeen bevorderlijk is voor het milieu.In addition, no compression of harmful substances takes place when compressing the fluid, which is beneficial to the environment.

In nog een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is bij gebruik van lucht als fluïdum een luchtfilter 20 aangebracht op het toevoerventiel. Hierdoor wordt bij elke slag de ingezogen lucht gereinigd, waardoor na uitblazen van de gebruikte gecomprimeerde lucht een schonere uitstoot verkregen wordt.In yet another embodiment of the device according to the invention, when air is used as a fluid, an air filter 20 is arranged on the supply valve. As a result, the sucked-in air is cleaned at every stroke, so that after the used compressed air is blown out, cleaner emissions are obtained.

Bijvoorkeur is de toevoeropening in de cilinder groter 25 dan de afvoeropening. Hierdoor kan bij een vulslag van de zuiger de cilinder snel gevuld worden met fluïdum, waarna de cilinder een langzame slag maakt, waarbij het fluïdum onder druk via de kleine afvoeropening naar buiten gedrukt wordt.The supply opening in the cylinder is preferably larger than the discharge opening. As a result, with a filling stroke of the piston, the cylinder can be quickly filled with fluid, whereafter the cylinder makes a slow stroke, wherein the fluid is pressed outwards under pressure through the small discharge opening.

Deze en andere kenmerken van de uitvinding worden nader 30 toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen.These and other features of the invention are further elucidated with reference to the accompanying drawings.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding.Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the invention.

Figuur 2 toont een schematische weergave van een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.Figure 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the invention.

35 Figuur 3 toont een schematische weergave van een derde 5 uitvoeringsvorm van de uitvinding.Figure 3 shows a schematic representation of a third embodiment of the invention.

Figuur 4 toont een schematisch weergave van een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding.Figure 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of the invention.

Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een 5 inrichting 1 voor het comprimeren van lucht, water of olie. Deze inrichting 1 heeft twee cilinders 2, 3. In deze cilinders 2, 3 is telkens een zuiger 4, 5 aangebracht, die door een zuigerstang 6 met elkaar zijn verbonden.Figure 1 shows a first embodiment of a device 1 for compressing air, water or oil. This device 1 has two cylinders 2, 3. In each of these cylinders 2, 3 a piston 4, 5 is arranged, which are connected to each other by a piston rod 6.

Rond de zuigerstang 6 is een dubbelwerkende hydraulische 10 eenheid 7 aangebracht, die de zuigerstang heen en weer kan bewegen. Deze hydraulische eenheid 7 kan elektrisch zijn aangedreven, maar ook met de hand door middel van een handpomp.A double-acting hydraulic unit 7 is arranged around the piston rod 6, which can move the piston rod back and forth. This hydraulic unit 7 can be electrically driven, but also manually by means of a hand pump.

In elke bodem 8, 9 van de cilinders 2, 3 is een toevoerventiel 10 en een afvoerventiel 11 voorzien. Via het 15 toevoerventiel 10 wordt het fluïdum in de cilinder 2, 3 gezogen, waarna het door de zuiger 4, 5 gecomprimeerd kan worden en via het afvoerventiel 11 de cilinder 2, 3 weer verlaten.A supply valve 10 and a discharge valve 11 are provided in each bottom 8, 9 of the cylinders 2, 3. The fluid is sucked into the cylinder 2, 3 via the supply valve 10, whereafter it can be compressed by the piston 4, 5 and leave the cylinder 2, 3 again via the discharge valve 11.

Het gecomprimeerde fluïdum wordt via een leiding 12 naar een generator 13 geleid, zodat elektrische energie opgewekt kan 20 worden. In een vereenvoudigde vorm van de bovengenoemde inrichting kan slechts een enkele cilinder zijn voorzien.The compressed fluid is led via a conduit 12 to a generator 13, so that electrical energy can be generated. In a simplified form of the above-mentioned device, only a single cylinder can be provided.

In figuur 2 is een tweede uitvoeringsvorm 20 van de inrichting volgens de uitvinding getoond. De inrichting 20 heeft een vertikaal opgestelde cilinder 21 met een daarin beweegbare 25 zuiger 22. De grootte van de cilinder 21 is aanzienlijk, waarbij de diameter van de cilinder typisch meer dan een meter is.Figure 2 shows a second embodiment of the device according to the invention. The device 20 has a vertically arranged cylinder 21 with a piston 22 movable therein. The size of the cylinder 21 is considerable, the diameter of the cylinder typically being more than one meter.

In de bodem van de cilinder 21 is een toevoerventiel 23 voorzien en een afvoerventiel 24. Via het toevoerventiel 23 wordt bijvoorbeeld lucht in de cilinder 21 toegelaten, terwijl 30 de gecomprimeerde lucht via het afvoerventiel 24 de cilinder weer kan verlaten om vervolgens een generator 25 aan te drijven en energie op te wekken.Provided in the bottom of the cylinder 21 is a supply valve 23 and a discharge valve 24. Via the supply valve 23, for example, air is admitted into the cylinder 21, while the compressed air can leave the cylinder again via the discharge valve 24 to subsequently switch on a generator 25. to drive and generate energy.

Vanwege de aanzienlijke afmetingen van de cilinder 21 is naast de verticale cilinder 21 een kraan 26 opgesteld, die de 35 zuiger 22 in de cilinder 21 optilt. Wanneer de zuiger 22 de 6 bovenzijde van de cilinder heeft bereikt, zal de zuiger 22 onder de invloed van de zwaartekracht weer omlaag bewegen om zo de lucht te comprimeren.Because of the considerable dimensions of the cylinder 21, a crane 26 is arranged next to the vertical cylinder 21, which crane lifts the piston 22 into the cylinder 21. When the piston 22 has reached the top of the cylinder, the piston 22 will move downwards again under the influence of gravity, so as to compress the air.

In figuur 3 is een derde uitvoeringsvorm 30 van de 5 inrichting volgens de uitvinding getoond. Ook hier gaat het om grote afmetingen en energieopwekking op grote schaal.Figure 3 shows a third embodiment of the device according to the invention. Here too, it is about large dimensions and energy generation on a large scale.

De inrichting 30 heeft een viertal vertikaal naast elkaar opgestelde cilinders 31, 32, 33, 34, waarin zuigers 35, 36, 37, 38 op en neer bewegen.The device 30 has four cylinders 31, 32, 33, 34 arranged vertically next to each other, in which pistons 35, 36, 37, 38 move up and down.

10 Boven de cilinders 31, 32, 33, 34 is een portaal 39 aangebracht, waaraan per cilinder 31, 32, 33, 34 een lier 40, 41, 42, 43 is aangebracht. Met deze lieren 40, 41, 42, 43 worden de zuigers 35, 36, 37, 38 op en neer bewogen en wordt een fluïdum, bijvoorbeeld lucht gecomprimeerd.A portal 39 is arranged above the cylinders 31, 32, 33, 34, to which a winch 40, 41, 42, 43 is provided per cylinder 31, 32, 33, 34. With these winches 40, 41, 42, 43 the pistons 35, 36, 37, 38 are moved up and down and a fluid, for example air, is compressed.

15 Deze lucht wordt vervolgens via leidingen 44 naar een accumulator 45 geleid. Uit deze accumulator 45 wordt vervolgens gecomprimeerd fluïdum ontnomen om een generator 46 aan te drijven en energie op te wekken.This air is then led via conduits 44 to an accumulator 45. Compressed fluid is subsequently withdrawn from this accumulator 45 to drive a generator 46 and generate energy.

Door de zuigers 35, 36, 37, 38 afwisselend van elkaar op 20 en neer te laten bewegen wordt een gelijkmatige stroom van gecomprimeerd fluïdum verkregen. Door de accumulator 45 kan deze stroom verder vereffend worden, zodat de generator 46 op een constant niveau aangedreven kan worden.By causing the pistons 35, 36, 37, 38 to alternately move up and down from each other, a uniform flow of compressed fluid is obtained. This current can be further compensated by the accumulator 45, so that the generator 46 can be driven at a constant level.

Figuur 4 toont een vierde uitvoeringsvorm van de 25 inrichting 50 volgens de uitvinding. Ook deze uitvoering 50 heeft een vertikaal opgestelde cilinder 51, met daarin beweegbaar een zuiger 52. Deze zuiger 52 kan door bijvoorbeeld een takel of lier (niet getoond) omhoog worden gebracht, waarna de zuiger 52 door de zwaartekracht weer omlaag zal zakken.Figure 4 shows a fourth embodiment of the device 50 according to the invention. This embodiment 50 also has a vertically arranged cylinder 51 with a piston 52 movable therein. This piston 52 can be raised by, for example, a hoist or winch (not shown), whereafter the piston 52 will lower again due to gravity.

30 Bij het omhooggaan van de zuiger 52, zal de cilinder 51 via de toevoeropening 53 en de terugslagklep 54 gevuld worden met een fluïdum, zoals olie, uit het reservoir 55.When the piston 52 rises, the cylinder 51 will be filled via the supply opening 53 and the non-return valve 54 with a fluid, such as oil, from the reservoir 55.

Bij de neergaande slag van de zuiger 52, zal het fluïdum in de cilinder 51 worden gecomprimeerd en via de afvoeropening 35 56 en de terugslagklep 57 naar een generator 58 worden geperst.With the downward stroke of the piston 52, the fluid in the cylinder 51 will be compressed and pressed via a discharge opening 56 and the non-return valve 57 to a generator 58.

77

Deze generator 58 zal met het gecomprimeerde fluïdum bijvoorbeeld elektrische energie produceren. Het gebruikte fluïdum wordt vervolgens via de leiding 59 teruggevoerd naar het reservoir 55.This generator 58 will, for example, produce electrical energy with the compressed fluid. The fluid used is then returned via the line 59 to the reservoir 55.

55

Claims

A device for compressing a fluid, such as air or water, for generating energy, which device comprises: - at least one cylinder, preferably two or more cylinders, each with a bottom and a piston movable in the cylinder; supply valves arranged in each bottom of the cylinders for supplying a fluid to the cylinder; discharge valves arranged in each bottom of the cylinders for discharging a compressed fluid from the cylinder; 15 wherein the supply valves are connected to a fluid supply.

Device as claimed in claim 1, wherein the device comprises an accumulator connected to the discharge valves for storing compressed fluid.

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising a generator for generating energy, wherein the generator is connected to the discharge valves and is driven by the compressed fluid.

4. Device as claimed in claim 3, wherein the generator 25 comprises a turbine.

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising a hydraulic cylinder for moving the pistons back and forth.

6. Device as claimed in claim 5, wherein the pistons 30 are coupled, such that the pistons make complementary movements.

7. Device as claimed in any of the claims 1-4, wherein the at least two cylinders are arranged vertically, such that the compressing stroke of the cylinders is in the direction of gravity and further comprising lifting means for lifting the pistons in the cylinders.

Device as claimed in claim 7, wherein the lifting means comprise cranes.