NL2005668C2 - Inrichting voor het comprimeren van een fluidum voor energieopwekking. - Google Patents

Description

Inrichting voor het comprimeren van een fluïdum voor energieopwekking

De uitvinding betreft een inrichting voor het 5 comprimeren van een fluïdum, zoals lucht of water, voor energieopwekking.

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.

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.

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 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.

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.

Daarnaast wordt in veel gevallen een verbrandingsmotor 35 gebruikt om de compressor aan te drijven. Een verbrandingsmotor 2 zorgt gewoonlijk voor een ongewenste milieubelasting.

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.

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.

Bij voorkeur worden tenminste twee cilinders gebruikt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bijvoorkeur omvatten de hefmiddelen hijskranen. Ook 35 andere middelen, zoals een takel of een lier, kunnen als 4 hefmiddel zijn voorzien.

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.

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.

15 Daarnaast vindt bij het comprimeren van het fluïdum geen uitstoot van schadelijke stoffen plaats, hetgeen bevorderlijk is voor het milieu.

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.

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.

Deze en andere kenmerken van de uitvinding worden nader 30 toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 2 toont een schematische weergave van een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.

35 Figuur 3 toont een schematische weergave van een derde 5 uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 4 toont een schematisch weergave van een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

7

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.

5

Claims (8)

1. Inrichting voor het comprimeren van een fluïdum, zoals lucht of water, voor energieopwekking, welke inrichting 5 omvat: - ten minste één cilinder, bijvoorkeur twee of meer cilinders, elk met een bodem en een in de cilinder beweegbare zuiger; - in elke bodem van de cilinders aangebrachte 10 toevoerventielen voor het aan de cilinder toevoeren van een fluïdum; - in elke bodem van de cilinders aangebrachte afvoerventielen voor het uit de cilinder wegvoeren van een gecomprimeerd fluïdum; 15 waarbij de toevoerventielen zijn verbonden met een fluïdumvoorraad.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de inrichting een met de afvoerventielen verbonden accumulator omvat voor het opslaan van gecomprimeerd fluïdum.

3. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende een generator voor het opwekken van energie, waarbij de generator verbonden is met de afvoerventielen en aangedreven wordt door het gecomprimeerde fluïdum.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de generator 25 een turbine omvat.

5. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende een hydraulische cilinder voor het heen en weer bewegen van de zuigers.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij de zuigers 30 gekoppeld zijn, zodanig dat de zuigers complementaire bewegingen maken.

7. Inrichting volgens één van de conclusies 1-4, waarbij de ten minste twee cilinders verticaal zijn opgesteld, zodanig dat de comprimerende slag van de cilinders in 35 zwaartekrachtrichting is en verder omvattende hefmiddelen voor het omhoog heffen van de zuigers in de cilinders.

8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de hefmiddelen hijskranen omvatten.