SE534238C2 - Hydraulisk tryckomvandlare och hydrauliskt system - Google Patents

Abstract

Den föreliggande uppfinningen avser en tryckomvandlare (40) för atttransformera ett tryck hos ett fluidum från en trycknivå till en annan, innefattandeåtminstone ett par hydrauliska roterande maskiner som är ömsesidigt mekanisktförbundna på ett sådant sätt att en första maskin i ett första par av nämndaåtminstone ena par kan köra en andra maskin i samma första par. Det första paretmed maskiner är monterat i ett första väsentligen slutet rum och var och en av deförsta och andra maskinerna är i hydraulisk förbindelse med det första rummet. Den föreliggande uppfinningen avser dessutom ett hydrauliskt system för att överföra hydraulisk energi. (Pig. 10)

Description

534 238 2 av de första och andra maskinerna kan vara i hydraulisk förbindelse med det första rummet via antingen åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska inlopp eller åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska utlopp. Var och en av de första och andra maskinerna kan vara i hydraulisk förbindelse med det första rummet via åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska inlopp när tryokomvandlaren används för att öka ett tryck hos ett fluidum under det att var och en av de första och andra maskinerna kan vara i hydraulisk förbindelse med det första rummet via åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska utlopp när tryokomvandlaren används för att minska trycket hos fluidet.

Det första rummet kan vara i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en andra trycknivà. En första av nämnda första och andra maskiner kan vara i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en tredje trycknivà. En andra av nämnda första och andra maskiner kan vara i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en första trycknivà.

De ömsesidigt mekaniskt förbundna maskinerna kan vara förbundna via åtminstone en axelkoppling. Åtminstone en av de första och andra maskinema kan ha åtminstone ett hus som är i hydraulisk förbindelse med det första rummet, varvid ett fluidumtryck i huset är väsentligen detsamma såsom ett fluidumtryck i det första rummet för minimalt slitage av nämnda åtminstone ena av de första och andra maskinerna i drift.

Tryckomvandlaren kan innefatta två par hydrauliska roterande maskiner som är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att den första maskinen i det första paret av de två paren kan köra den andra maskinen i samma första par under det att en första maskin i ett andra par av de två paren kan köra en andra maskin isamma andra par och när det första paret är monterat i det första väsentligen slutna rummet under det att det andra paret är monterat i ett andra väsentligen slutet rum.

Var och en av de första och andra maskinerna av de första och andra paren kan vara försedd med åtminstone ett hydrauliskt inlopp och åtminstone ett hydrauliskt utlopp. Den första maskinen i det första paret kan vara hydrauliskt förbunden med det andra rummet. Den andra maskinen i det andra paret kan vara hydrauliskt förbunden med det första rummet. Var och en av de första och andra maskinerna hos nämnda första par kan vara i hydraulisk förbindelse med det första rummet under det att var och en av de första och andra maskinerna hos 20 30 534 238 3 nämnda andra par kan vara i hydraulisk förbindelse med det andra rummet. En första av nämnda första och andra maskiner i det andra paret kan vara i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en fjärde trycknivå när det andra rummet är vid en tredje trycknivå.

De ömsesidigt mekaniskt förbundna maskinerna i vart och ett av de första respektive andra paren kan vara förbundna via åtminstone en axelkoppling. Åtminstone en av de första och andra maskinerna av det första paret kan ha åtminstone ett första hus som äri hydraulisk förbindelse med det första rummet, varvid ett fluidumtryck i det första huset är det samma såsom ett fluidumtryck i det första rummet under det att åtminstone enav de första och andra maskinerna av det andra paret kan ha åtminstone ett andra hus som är i hydraulisk förbindelse med det andra rummet, varvid ett fluidumtryck i det andra huset är det samma såsom ett fluidumtryck i det andra rummet för minimalt slitage av de hydrauliska roterande maskinerna i drift.

Tryckomvandlaren kan innefatta åtminstone tre par hydrauliska roterande maskiner som är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att en första maskin i varje par av nämnda åtminstone tre par kan köra en andra maskin i samma par och där varje par är monterat i ett motsvarande väsentligen slutet rum för sig själv.

Var och en av de första och andra maskinerna hos varje par av nämnda åtminstone tre par kan vara försedd med åtminstone ett hydrauliskt inlopp och åtminstone ett hydrauliskt utlopp. Det kan finnas en hydraulisk förbindelse mellan en första maskin i varje par å ena sidan och det motsvarande rummet hos ett nästa par å andra sidan, förutsatt att ett nästa par existerar och på ett sådant sätt att den första maskinen i det första paret är hydrauliskt förbunden med ett andra rum och en första maskin i ett andra par är hydrauliskt förbunden med ett tredje rum och så vidare på ett analogt sätt. Det kan finnas en hydraulisk förbindelse mellan en andra maskin i varje par å ena sidan och det motsvarande rummet hos ett tidigare par å andra sidan på ett sådant sätt att en andra maskin i ett andra par är hydrauliskt förbunden med det första rummet och en andra maskin i ett tredje par är hydrauliskt förbunden med ett andra rum och så vidare på ett analogt sätt.

Var och en av de första och andra maskinerna hos varje par kan vara i hydraulisk förbindelse med det motsvarande rummet pà ett sådant sätt att var och en av de första och andra maskinerna hos det första paret är i hydraulisk 20 30 534 238 4 förbindelse med det första rummet under det att var och en av de första och andra maskinerna hos ett andra par är i hydraulisk förbindelse med ett andra rum och var och en av de första och andra maskinerna hos ett tredje par är i hydraulisk förbindelse med ett tredje rum och så vidare på ett analogt sätt. En första av de första och andra maskinerna i ett tredje par kan vara i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en femte trycknivå när det motsvarande rummet är vid en fjärde trycknivå.

De ömsesidigt mekaniskt förbundna maskinerna i varje par av nämnda åtminstone tre par kan respektive vara förbundna via åtminstone en axelkoppling. Åtminstone en av de första och andra maskinema hos varje par kan respektive ha åtminstone ett hus som är i hydraulisk förbindelse med det motsvarande rummet, varvid ett fluidumtryck i huset är det samma såsom ett fluidumtryck i det motsvarande rummet för minimalt slitage av de hydrauliska roterande maskinerna i drift.

Uppfinningen innefattar dessutom ett hydrauliskt system för att överföra hydraulisk energi och innefattar en tryckomvandlare enligt något av patentkraven.

Kortfattad beskrivning av ritningama Fig. 1 visar en schematisk vy på ett sjöbaserat kraftverkssystem 10 som i en utföringsform utgör exempel på användning av den patentsökta anordningen; Fig. 2 visar en schematisk vy på ett kraftsystem eller organ 22 som exempel pà användning av den patentsökta anordningen; Fig. 3 visar en schematisk vy på den flytande plattformen 20 med reservoaren 26; Fig. 4 visar en schematisk vy på vattenbäraren 28 i ett första tillstånd; Fig. 5 visar en schematisk vy på vattenbäraren 28 i ett andra tillstånd; Fig. 6 visar schematiskt en konfiguration med två grupper med energiceller 12 ingående i ett kraftsystem 22; Fig. 7 visar schematiskt en konfiguration med sex grupper med energiceller 12 kopplade i serie och ingående i ett kraftsystem 22; Fig. 8 är ett blockschema på en första utföringsform av ett hydrauliskt system 38 enligt den föreliggande uppfinningen; Fig. 9 är ett blockschema på en andra utföringsform av ett hydrauliskt system 38 enligt den föreliggande uppfinningen; 20 25 30 534 238 5 Fig. 10 är ett blockschema på en första utföringsform av en tryckomvandlare 40 enligt den föreliggande uppfinningen; och Fig. 11 är ett blockschema på en andra utföringsform av en tryckomvandlare 40 enligt den föreliggande uppfinningen. i Detaljerad beskrivning av de föredragna utföringsformerna l fig. 1 visas en schematisk vy på ett sjöbaserat kraftverkssystem 10 som i en utföringsform utgör exempel på användning av den patentsökta anordningen.

Det sjöbaserade kraftverkssystemet 10 är drivbart för att alstra energi, och innefattar huvudsakligen ett vattenmatarsystem 18, en flytande plattform 20 och en kraftanläggning eller system 22. l det generella fallet innefattar vattenmatarsystemet 18 m antal rörorgan 241, 24.11, där m är ett heltal och m 2 1. För enkelhets skull visas ifig. 1 endast två rörorgan 241 och 242. Ett tredje rörorgan är dessutom indikerat med en streckad linje. De två rörorganen 241 och 242 är kopplade till en reservoar 26 ingående iden flytande plattformen 20. Såsom dessutom framgàr i fig. 1, innefattar varje rörorgan 241 och 242 en transportör 281 och 282 drivbar för att transportera vatten med en första temperatur, T1, från en änddel 301 och 302 av rörorganen 241 och 242 till reservoaren 26. Uttryckt med andra ord, transporteras kallt vatten från havsdjupen till reservoaren 26 med hjälp av transportörerna 281 och 282. Kraftanläggningen 22 innefattar dessutom ett värmemaskinsystem 32 (jämför fig. 2) innefattande n antal energiceller 121, 12,. (jämför fig. 6 och 7), där n är ett heltal, och n 2 1. Energicellema 121, 12,1 kan vara kopplade i en sekvens. Värmemasklnsystemet 32 innefattar dessutom en värmekälla 14 ansluten till den första energicellen 121 och en kylsänka 16 ansluten till den sista energicellen 12,.. Värmekällan 14 mottager vatten med en andra temperatur, T2, via ett första matarrör 34 (jämför fig. 3) från närheten av ytan av vattnet. Temperaturen T2 motsvarar havsytans temperatur. Kylsänkan 16 mottager vatten med den första temperaturen, T1, från reservoaren 26 via ett andra matarrör 36 (jämför fig. 3). För att det sjöbaserade kraftverkssystemet 10 ska fungera måste det följande förhållandet vara uppfyllt T2 > T1. l en mest föredragen utförlngsform, är T2 - T1 .>. 20°C. Varje energicell 121; 12,. är drivbar för att alstra ett trycksatt fluidum när ett fasândringsmaterial (PCM) ingående i varje energicell 121; ...; 12,, ändras från fast fas till flytande fas. Kraftanläggningen 22 innefattar dessutom ett hydrauliskt system 38 (jämför fig. 2) anslutet till i 10 20 30 534 238 6 Värmemaskinsystemet 32, och vilket är drivbart för att alstra en konstant rotationshastighet.

Enligt en föredragen utföringsform av det sjöbaserade kraftverkssystemet 10 är rörorganen 241, 24,, fixerade vid varandra. Detta innebär att konstruktionen kommer att vara stabil och kunna motstå havsvågor.

Enligt ett alternativ kan transportören 281 vara i formen av ett elektriskt eller hydrauliskt pumporgan 281 beläget i änddelen 301 av rörorganet 241.

Enligt ett annat altemativ kan transportören 281 vara i formen av ett elektriskt eller hydrauliskt propellerorgan 281också beläget i änddelen 301 av rörorganet 241.

Enligt ett tredje alternativ, kan transportören 281 vara i formen av en PCM- baserad vattenbärare 281 som använder temperaturdifferentialer för autonom framdrivning i rörorganet 241. För en mer detaljerad beskrivning av vattenbäraren 28, jämför fig. 4 och 5 och den motsvarande beskrivningen.

Det påpekas att i samma sjöbaserade kraftverkssystem 10 kan en kombination av två eller tre av de olika exemplen på transportör 28 samexistera.

I syfte att öka verkningsgraden hos det sjöbaserade kraftverkssystemet 10, är reservoaren 26 termiskt isolerad från det omgivande vattnet.

Enligt en föredragen utföringsform, skall nivån hos vattnet inuti reservoaren 26 vara lägre eller lika med nivån hos vattnet utanför den flytande plattformen 20. Detta förhållande visas i fig. 1, där vattennivån i reservoaren 26 är lägre än vattennivån i havet, dvs., utanför den flytande plattformen 20.

Enligt en annan utföringsform av det sjöbaserade kraftverkssystemet 10 som utgör exempel pà användning av den patentsökta anordningen. innefattar det hydrauliska systemet 38 en tryckomvandlare 40 (jämför fig. 10 och 11), och en hydraulisk motor 42 ansluten till tryckomvandlaren 40. l fig. 2 visas en schematisk vy på kraftsystemet eller -anläggningen 22 som exempel på användning av den patentsökta anordningen.

Värmemaskinsystemet 32 innefattar eller är anslutet till en värmekälla 14, och en kylsänka 16. Såsom dessutom framgår i fig. 2, innefattar kraftanläggningen 22 dessutom ett hydrauliskt system 38 anslutet till värmemaskinsystemet 32, och drivbart för att alstra en konstant rotationshastighet. Kraftanläggningen 22 innefattar dessutom ett elektriskt generatororgan 44 anslutet till det hydrauliska systemet 38, och mer exakt till den hydrauliska motorn 42. Det elektriska 10 20 25 30 534 238 7 generatororganet 44 är drivbart för att alstra elektricitet med en specifik frekvens och amplitud. Såsom dessutom framgår i fig. 2, innefattar kraftanläggningen 22 dessutom ett styrsystem 46 drivbart för att styra processprestandan baserat på realtidsmätningar av tid, flöde, temperatur och tryck.

Enligt en föredragen utföringsform av det sjöbaserade kraftverkssystemet 10, är energicellerna 121, ..., 12,, drivbara mellan en första fas och en andra fas, varvid, under den första fasen, varannan energicell producerar trycksatt fluidum och varannan energicell kyls ned, och vice versa under den andra fasen. l fig. 3 visas en schematisk vy på den flytande plattformen 20 ingående i det sjöbaserade kraftverkssystemet 10. Såsom framgår i fig. 3, innefattar den flytande plattformen 20 en reservoar 26 avsett för att lagra vatten. I fig. 3 visas dessutom ett första matarrör 34 för att mata varmt vatten från ytan av havet till värmekällan 14 (jämför fig. 2). Dessutom visas det ett andra matarrör 36 för att mata vatten från reservoaren 26 till kylsånkan 16 (jämför fig. 2). Det påpekas att vattnet i reservoaren 26, som har transporterats från djupet av havet, har en temperatur som är lägre än temperaturen hos ytvattnet. Såsom dessutom framgår i fig. 3, finns det också ett vattenspolningsrör 110 för att spola ut spillvatten från det sjöbaserade kraftverkssystemet 10.

I fig. 4 visas en schematisk vy på den PCM-baserade vattenbäraren 28 i ett första tillstånd, och lfig. 5 visas en schematisk vy på vattenbäraren 28 i ett andra tillstànd. Såsom framgår i både fig. 4 och 5, innefattar vattenbäraren 28 ett högtryckskärl 282, gas under högt tryck 284, omgivande vatten 286, en gaskanal 288. vatteninlopp/utlopp 290, en huvudkolv 292, fasändringsmaterial (PCM), flänsar 294, en slavkolv 296 och ett flexibelt membran 298. Huvud- och slavkolvarna 292 och 296 är förbundna via en stav med en kanal 288 för gasutjämning. _, Funktionen hos vattenbäraren 28 kommer nu att beskrivas med hänvisning till först fig. 4 och därefter till fig. 5. Det första tillståndet visat i fig. 4 är när den flyter. Kallt vatten från botten kyler av PCM, som fryser och krymper.

Kolvarna 292 och 296 tvingas ned av gasen 284. När slavkolven 296 rör sig pressar den vattnet ut från kärlet 282, vilket således gör kärlet 282 lättare. Kärlet 282 flyter följaktligen upp till vattenytan. j Det andra tillståndet visat ifig. 5 är när den sjunker. Varmt vatten från ytan värmer upp PCM, som smälter och expanderar. Huvudkolven 292 tvingas upp av 20 25 30 534 '238 8 PCM. Slavkolven 296 tvingas upp av anslutningsstaven. Gasen 284 komprimeras och fungerar som en fjäder. När slavkolven 296 rör sig lämnar den utrymme för omgivande vatten att fylla membranet 298 således görande kärlet 282 tyngre, pà grund av att vatten har en högre densitet än PCM har. Kärlet 282 sjunker ned till botten. Eftersom gaskamrarna 284 är förbundna verkar gastrycket på båda kolvarna 292 och 296 således görande fjäderkraften större.

Den flytande plattformen 20 kan dessutom vara byggd av betong, stål, kompositer eller andra material lämpliga för havsanvändning under lång tid. Den flytande plattformen 20 kan också rymma andra maskiner, exempelvis för produktionen av vätgas. Den flytande plattformen 20 skall tillåta skepp att docka och helikoptrar att landa.

Det påpekas dessutom att transportören 28 ska vara flexibelt monterad för att tillåta service och reparation vid servicenivå.

I fig. 6 visas schematiskt en konfiguration med två grupper med energiceller 12 ingående i ett krafisystem eller -anläggning 22. Såsom schematiskt visas i fig. 6 är energicellerna 121-124 kopplade, och arbetar parallellt, och energicellerna 125-128 är kopplade, och arbetar parallellt. l fig. 6 visas dessutom värmekällan 14 ansluten till energicellerna, och kylsänkan 16 ansluten till energicellerna. Dessutom, i fig. 6 visas också det hydrauliska systemet 38 anslutet till värmemaskinsystemet 32 (ej visat i fig. 6) innefattande energicellerna 121-128. I den första delen av cykeln (Fas 1;P1) värmer värmekällan 14 upp energicellerna 121-124, under det att kylsänkan 16 kyler energicellerna 125-128. l den andra delen av cykeln (Fas 2;P2), värmer värmekällan 14 upp energicellerna 125-128, under det att kylsänkan 16 kyler energicellerna 121-124. Temperaturdifferensen mellan värmekällan 14 och kylsänkan 16 är anpassad för de valda PCM-karakteristikoma.

Den ska normalt vara åtminstone 20°C för att erhålla en acceptabel verkningsgrad och effektutmatning. lfig. 7 visa schematiskt en konfiguration med sex grupper med energiceller ingående i ett kraftsystem 22. Grupperna A 1.1, A 2.1 och A 3.1 är kopplade i serie och grupperna B 1.1, B 2.1 och B 3.1 är också kopplade i serie, i syfte att återanvända värme och öka verkningsgraden. Också visad ifig. 7 är värmekällan 14 ansluten till energicellerna 12, och kylsänkan 16 också ansluten till energicellerna 12. Dessutom, i fig. 7 visas också det hydrauliska systemet 38 anslutet till värmemaskinsystemet 32 (ej visat i fig. 7) innefattande alla 20 25 30 534 238 9 energicellerna 12. I den första delen av cykeln (Fas 1; P1), värmer värmekällan 14 upp energicellerna 12 i gruppen A 1.1, innebärande att PCM i dessa energiceller smälter. Överskottsvärme från energicellerna i gruppen A 2.1 används för att värma upp energicellerna i gruppen A 3.1. Detta innebär att PCM i energicellerna 12 i A 2.1 fryser och PCM i energicellema 12 i A 3.1 smälter. Överskottsvärme från energicellerna i gruppen B 1.1 används för att värma upp energicellema i gruppen B 2.1. Detta innebär att PCM i energicellerna i B 1.1 fryser och PCM i energicellerna i B 2.1 smälter. Kylsånkan 16 kyler PCM i energicellerna 12 i B 3.1.

I den andra delen av cykeln (Fas 2;P2), värmer värmekällan 14 upp energicellerna 12 i gruppen B 1.1, innebärande att PCM i dessa energiceller smälter. Överskottsvärme frän energicellerna i B 2.1 används för att värma upp energicellerna i B 3.1. Detta innebär att PCM i energicellerna i B 2.1 fryser och PCM i energicellerna i B 3.1 smälter. Överskottsvärme från energicellerna i gruppen A 1.1 används för att värma upp energicellerna i gruppen A 2.1. Detta innebär att PCM i energicellerna 12 i A 1.1 fryser och PCM i energicellerna 12 i A 2.1 smälter. Kylsånkan 16 kyler energicellerna 12 i gruppen A 3.1, innebärande att PCM i energicellerna 12 iA 3.1 fryser.

Enligt en föredragen utföringsforrn av kraftsystemet 22 är energicellerna 121-12., kopplade i en sekvens, och värmekällan 14 är ansluten till den första energicellen 121, och kylsänkan 16 år ansluten till den sista energicellen 12...

Under den första fasen producerar varannan energicell 121, 123, 125, trycksatt fluidum, och varannan energicell 122 124, 12, .. kyls ned, och vice versa under den andra fasen. é Återanvändning kan utföras i ett eller flera steg. Varje steg erfordrar en temperaturdifferens mellan värmekällan 14 och kylsänkan 16 på approximativt 20°C. Om vi exempelvis har en värmekälla 14 vid 80°C och en kylsänka 16 vid 20°C kan vi återanvända värme i två steg, dvs., 2 x 3 grupper med energiceller 12 (såsom ifig. 7).

Enligt en ytterligare utföringsform är tryckomvandlaren 40 drivbar för att minska trycket i det trycksatta fluidet från energicellerna 121-12".

Den hydrauliska motorn 42 i kraftsystemet 22 är dessutom drivbar för att alstra den konstanta rotationshastigheten under variabelt vridmoment. l fig. 8 visas ett blockschema på en första utföringsform av ett hydrauliskt system 38 enligt den föreliggande uppfinningen. Utföringsformen visad ifig. 8 20 25 30 534 238 10 innefattar en hydraulisk motor 42 för drift av en elektrisk generator för att alstra elektrisk energi. Dessutom, innefattar det hydrauliska systemet 38 också en första hydraulisk tryckalstrare 21A och en andra hydraulisk tryckalstrare 21B, båda i hydraulisk förbindelse med den hydrauliska motorn 42. Det påpekas att var och en av de hydrauliska tryckalstrarna 21A och 21 B motsvarar och är lika med värmemaskinsystemet 32 beskrivet tidigare i denna beskrivning. De första och andra hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21 B är båda drivbara för att överföra hydraulisk energi till den hydrauliska motorn 42. Såsom framgår i fig. 8 är de första och andra hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21B ömsesidigt hydrauliskt förbundna parallellt. De första och andra hydrauliska tryckalstrarna 21 A, 21B är anordnade för att arbeta i cykler så att den första hydrauliska tryckalstraren 21A levererar ett utflöde samtidigt som den andra hydrauliska tryckalstraren 21 B har ett inflöde, under det att den första hydrauliska tryckalstraren 21A har ett inflöde samtidigt som den andra hydrauliska tryckalstraren 21B levererar ett utflöde. De första och _ andra hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21 B är anordnade för att arbeta med en ömsesidig fasdifferens på approximativt 180 grader. Det hydrauliska systemet 38 innefattar dessutom ett antal backventiler 1, 2 och 8. lnflödet till de hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21B har ett bastryck och passerar kontrollventilen 1. Utflödet passerar backventilen 2. Flödet som passerar punkten x i blockschemat kommer antingen från den första hydrauliska tryckalstraren 21A eller från den andra hydrauliska tryckalstraren 21 B. Dessutom innefattar det hydrauliska systemet 38 också en tryckomvandlare 40 ansluten mellan de hydrauliska tryckalstrama 21A och 21 B och den hydrauliska motorn 42. Tryckomvandlaren 40 är drivbar för att sänka det hydrauliska trycket från ett högre tryck i ett fluidum till ett lägre tryck i fluidet. Detta kommer att säkerställa en hög tillförlitlighet i drift och en lång livslängd för den hydrauliska motorn 42. l syfte att skydda den hydrauliska motorn 42 mot ett alltför högt tryck, innefattar det hydrauliska systemet 38 dessutom en tryckreduceringsventil 9 vilken förbileder ett flöde vid sidan om den hydrauliska motorn 42 vid ett alltför högt arbetstryck. l syfte att skydda den hydrauliska motorn 42 mot kavitation finns det en backventil 8 i det hydrauliska systemet 38. Backventilen 8 är drivbar för att förhindra att trycket framför den hydrauliska motorn 42 blir lägre än bastrycket. 20 25 30 534 238 11 Kavitation kan inträffa om flödet från tryckomvandlaren 40 temporärt är alltför lågt eller om deplacementet är alltför högt i relation till flödet.

Den hydrauliska motorn 42 kan exempelvis vara en asynkron maskin med fyra poler eller en synkron maskin med fyra poler, vilka båda ger en konstant rotationshastighet vid en konstant effektfrekvens. Efter den hydrauliska motorn 42 passerar en mindre del av flödet till en basenhet 6 via en tryckreduceringsventil 5 som reglerar bastrycket.

Såsom dessutom framgår i fig. 8, innefattar det hydrauliska systemet 38 också en flödesackumulator 7 drivbar för att stabilisera basflödet i systemet 38.

Det kan dessutom vara motiverat att ha en flödesackumulator 7 i det hydrauliska systemet 38 om inflödet till och utflödet fràn de hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21B fluktuerar en hel del eller om tillbakaflödet från basenheten är alltför lågt. i Det påpekas att det är möjligt att ha fler än en hydraulisk motor 42 i det hydrauliska systemet 38 (ej visat i någon figur). Om flera hydrauliska motorer 42 är hopkopplade för driften av generatorn ska åtminstone en av de hydrauliska motorerna 42 ha ett variabelt deplacement.

När den hydrauliska tryckalstraren 21A har fullbordat halva dess cykel, dvs., när den har uppnått 180 grader, finns det fortfarande energi lagrad i fluidet.

Nu kommer trycket att minska under den följande processen och när trycket har minskat till p1 startar också deplacementet hos den hydrauliska motorn 42 att minska. Den hydrauliska motorn 42 kommer fortfarande att ha samma rotationshastighet men vridmomentet levererat till generatorn kommer att minska i relation till minskningen av deplacementet och trycket. Energin levererad till generatorn kommer att minska snabbare och snabbare. Den största delen av energin lagrad ifluidet kommer att överföras till generatorn under denna fas.

Utflödet av fluidum från de hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21B startar med en viss fördröjning på grund av det faktum att trycket måste ökas innan ett flöde är möjligt. Så länge såsom trycket från den hydrauliska tryckalstraren 21A är högre än trycket från den hydrauliska tryckalstraren 21 B, kommer backventilen 1 att vara sluten. Flödet av fluidum vid punkten x i blockschemat visat i fig. 8 kommer i princip från den hydrauliska tryckalstraren 21A från den punkt när arbetscykeln (360 grader) för den hydrauliska tryckalstraren 21A har passerat ett antal grader till dess att den har passerat mer än halva dess cykel. Under resten av tiden kommer flödet självklart att komma från den hydrauliska tryckalstraren 21B. Om 10 20 25 30 534 238 12 det antages att den hydrauliska tryckalstraren 21A startas vid fasen noll, och om fördröjningen motsvarar 40 grader av cykeln, då kommer flödet vid punkten x att komma från den hydrauliska tryckalstraren 21A under 40-220 grader, från den hydrauliska tryckalstraren 21B under 220-400 grader och från den hydrauliska tryckalstraren 21A under 400-580 grader.

I fig. 9 visas ett blockschema pà en andra utföringsform av ett hydrauliskt system 38 enligt den föreliggande uppfinningen. l denna utföringsform finns det endast en hydraulisk tryckalstrare 21A, och följaktligen endast en backventil vardera av 1 och 2, såsom framgår i fig. 9. En annan skillnad mellan utföringsformerna visade i fig. 8 och 9 är att i denna andra utföringsform finns det dessutom en flödesackumulator 1000 och en ventil 11. De andra likadana elementen som förekommer i båda utföringsformerna har försetts med samma hänvisningsbeteckningar och kommer inte att återigen beskrivas i detalj.

Såsom framgår i fig. 9 är utflödet från tryckomvandlaren 40 förbundet med flödesackumulatorn 1000 via ventilen 11, och med den hydrauliska motorn 42 som i sin tur driver en elektrisk generator.

Flödesackumulatorn 1000 har ett relativt högt laddningstryck och trycket antages öka till det maximala driftstrycket när den har åstadkommit den maximala laddningen. Flödesackumulatorn 1000 är drivbar för att ackumulera fluidum när ett flöde från den hydrauliska tryckalstraren 21A är större än ett avsett flöde till den hydrauliska motorn 42, och att leverera fluidum när flöde! från den hydrauliska tryckalstraren 21A är mindre än det avsedda flödet till den hydrauliska motorn 42.

Ventilen 11 är antingen öppen eller sluten, vilket styrs antingen hydrauliskt eller elektriskt.

Det påpekas att det huvudsakligen år tre olika trycknivåer i det hydrauliska systemet 38: ett bastryck p1vilket är rådande nedströms i relation till den hydrauliska motorn 42 och backventilen 1, och dessutom mellan backventilerna 1, 2 när det finns ett inflöde till den hydrauliska tryckalstraren 21 A; ett fluktuerande högt tryck p2 vilket råder mellan backventilerna 1, 2 vid utflöde och mellan backventilen 2 och tryckomvandlaren 40; ett fluktuerande driftstryck p3 mellan tryckomvandlaren 40 och den hydrauliska motorn 42.

Enligt en utföringsform av det hydrauliska systemet 38 är åtminstone en av de hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21B en pump. Pumpen kan dessutom vara linjär med tryckslag för fluidumleverans och returslag för fluiduminsugning. 20 30 534 238 13 I fig. 10 visas ett blockschema på en första utföringsform av en tryckomvandlare 40 enligt den föreliggande uppfinningen. Tryckomvandlaren 40 är drivbar för att transfonnera ett tryck hos ett fluidum från en trycknivå Pin till en annan trycknivå Put. Denna utföringsform visad ifig. 10 innefattar ett par hydrauliska roterande maskiner A, B som är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att den första maskinen A kan köra den andra maskinen B.

Maskinerna A, B är monterade i ett väsentligen slutet rum, och var och en av maskinerna A, B äri hydraulisk förbindelse med det slutna rummet. Såsom dessutom framgår i fig. 10, är var och en av maskinerna A, B försedd med ett hydrauliskt inlopp (Pm) och ett hydrauliskt utlopp (Put). Det påpekas att utföringsformen visad i fig. 10 används för att minska trycket hos fluidet. Detta innebär att var och en av maskinerna A, B är i hydraulisk förbindelse med det slutna rummet via det hydrauliska utloppet (Pul). Om à andra sidan tryckomvandlaren 40 skall användas för att öka trycket hos fluidet, (ej visat i figurerna) är var och en av maskinerna A, B i hydraulisk förbindelse med det slutna rummet via det hydrauliska inloppet. l utföringsformen visad i fig. 10, är det slutna rummet i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med trycknivàn Put, den hydrauliska roterande maskinen A är i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med trycknivàn Pm och den hydrauliska roterande maskinen B äri hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med trycknivàn 0 bar. Om maskinerna A, B har samma storlek, och det normala maximala trycket är 200 bar, då kommer utföringsformen visad i fig. 10 att ge siffrorna 400 bar för P", och 200 bar för Pm.

Enligt en utföringsform av tryckomvandlaren 40, är de ömsesidigt mekaniskt förbundna maskinerna A, B förbundna via åtminstone en axelkoppling.

Enligt en utföringsform av tryckomvandlaren 40 har alla maskinerna A, B öppna förbindelser med dräneringsanslutningarna och det slutna rummet på ett sådant sätt att tryckbalansering råder. Härigenom åstadkommas att trycket inuti och trycket utanför det slutna rummet är lika stora.

I fig. 11 visas ett blockschema på en andra utföringsform av en tryckomvandlare 40 enligt den föreliggande uppfinningen. l denna utföringsform av tryckomvandlaren 40 finns det två slutna rum, vart och ett innefattande två hydrauliska roterande maskiner A, B. De hydrauliska roterande maskinerna A, B är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att för varje par av maskinerna A, B och för varje slutet rum, kan den första maskinen A köra den 534 238 14 andra maskinen B. Såsom framgår i fig. 11 är tryckomvandlaren 40 försedd med ett hydrauliskt inlopp (Pin) och ett hydrauliskt utlopp (Pm). Dessutom är maskinen A i det vänstra paret av maskiner hydraulisk förbunden med det andra, högra rummet, under det att maskinen B i det högra paret av maskiner är hydrauliskt 5 förbunden med det första, vänstra rummet. Det påpekas att utföringsformen visad i fig. 11 används för att minska trycket hos fluidet. Med användning av samma trycknivåer såsom ifig. 10, kommer i fallet visat i fig. 11, dvs., om två tryckomvandlare 40 enligt fig. 10 är kopplade i överensstämmelse med fig. 11, att ge siffrorna 600 bar för Pin och 200 bar för Pu.. 10 Det samma gäller för det fall då tre tryckomvandlare 40 enligt fig. 10 är kopplade i serie (ej visat), dvs., det kommer att ge siffrorna 800 bar för Pm och 200 bar för Pul.

Uppfinningen är inte begränsad till de beskrivna utföringsformema. Det kommer att vara uppenbart för fackmän inom området att många olika 15 utföringsformer är möjliga inom omfattningen av de följande patentkraven.

Claims (26)

20 25 30 534 238 1 5 PATENTKRAV

1. Tryckomvandlare (40) för att transfonnera ett tryck hos ett fluidum från en trycknivå till en annan, innefattande åtminstone ett par hydrauliska roterande maskiner som är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att en första maskin i ett första par av nämnda åtminstone ena par kan köra en andra maskin i samma första par, kännetecknad av att nämnda första par maskiner är monterat l ett första väsentligen slutet rum och av att var och en av de första och andra maskinema är i hydraulisk förbindelse med det första rummet.

2. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 1, där var och en av de första och andra maskinerna är försedd med åtminstone ett hydrauliskt inlopp och åtminstone ett hydraullskt utlopp.

3. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 2, där var och en av de första och andra maskinema är i hydraulisk förbindelse med det första mmmet via antingen åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska lnlopp eller åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska utlopp.

4. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 2 eller 3, där var och en av de första och andra maskinema är i hydraulisk förbindelse med det första rummet via åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska inlopp när tryckomvandlaren (40) används för att öka ett tryck hos ett fluidum under det att var och en av de första och andra maskinema äri hydraulisk förbindelse med det första rummet via åtminstone ett av nämnda åtminstone ena hydrauliska utlopp när tryckomvandtaren (40) används för att minska trycket hos fluidet.

5. Tryckomvandlare (40) enligt något av de föregående patentkraven, där det första rummet är i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en andra trycknivå.

6. Tryckomvandlare (40) enligt något av de föregående patentkraven, där en första av de första och andra maskinema är i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en tredje trycknivà. 20 25 30 534 238 16

7. Tryckomvandlare (40) enligt något av de föregående patentkraven, där en andra av de första och andra maskinema är i hydraulisk förbindelse med en fluldumkälla med en första trycknivà.

8. Tryckomvandlare (40) enligt något av de föregående patentkraven, där de ömsesidigt mekaniskt förbundna maskinema är förbundna via åtminstone en axelkoppling.

9. Tryckomvandlare (40) enligt något av de föregående patentkraven, där åtminstone en av de första och andra maskinema har åtminstone ett hus som äri hydraulisk förbindelse med det första rummet, varvid ett fluidumtryck i huset är väsentligen detsamma såsom ett fluldumtryck i det första rummet för minimalt slitage av nämnda åtminstone ena av de första och andra maskinema i drift.

10. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 1, innefattande två par hydrauliska roterande maskiner som är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att den första maskinen i det första paret av de tvà paren kan köra den andra maskinen i samma första par under det att en första maskin i ett andra par av de två paren kan köra en andra maskin i samma andra par och där det första paret är monterat i det första väsentligen slutna rummet under det att det andra paret är monterat i ett andra väsentligen slutet rum.

11. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 10, där var och en av de första och andra maskinerna hos de första och andra paren är försedd med åtminstone ett hydrauliskt inlopp och åtminstone ett hydrauliskt utlopp.

12. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 10 eller 11, där den första maskinen i det första paret är hydrauliskt förbunden med det andra rummet.

13. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 10-12, där den andra maskinen I det andra paret är hydrauliskt förbunden med det första rummet. 20 25 30 534 238 17

14. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 10-13, där var och en av de första och andra masklnema hos det första paret är i hydraulisk förbindelse med det första rummet under det att var och en av de första och andra maskinerna hos det andra paret är i hydraulisk förbindelse med det andra rummet.

15. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 10-14, där en första av de första och andra maskinema i det andra paret är i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med en fjärde trycknivå när det andra rummet är vid en tredje trycknivå.

16. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 10-15, där de ömsesidigt mekaniskt förbundna masklnema i vart och ett av de första respektive de andra paren är förbundna via åtminstone en axelkoppling.

17. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 10-16, där åtminstone en av de första och andra maskinema hos det första paret har åtminstone ett första hus som är i hydraulisk förbindelse med det första rummet, varvid ett fluidumtryck i det första huset är detsamma såsom ett fluidumtryck i det första rummet under det att åtminstone en av de första och andra maskinerna hos det andra paret har åtminstone ett andra hus som är i hydraulisk förbindelse med det andra rummet, varvid ett fluidumtryck i det andra huset är detsamma såsom ett fluidumtryck i det andra rummet för minmalt slitage av de hydrauliska roterande maskinerna i drift.

18. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 1, innefattande åtminstone tre par hydrauliska roterande maskiner som är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att en första maskin l varje par av nämnda åtminstone tre par kan köra en andra maskin i samma par respektive och där varje par är monterat i ett motsvarande väsentligen slutet rum för sig själv.

19. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 18, där var och en av de första och andra maskinerna hos varje par av nämnda åtminstone tre par är försedd med åtminstone ett hydrauliskt inlopp och åtminstone ett hydrauliskt utlopp. 20 25 30 534 238 18

20. Tryckomvandlare (40) enligt patentkrav 18 eller 19, där det finns en hydraulisk förbindelse mellan en första maskin i varje par å ena sidan och det motsvarande nimmet hos ett nästa par respektive å andra sidan, förutsatt att ett nästa par existerar och på ett sådant sätt att den första maskinen i det första paret är hydraulisk förbunden med ett andra rum och en första maskin i ett andra par är hydraulisk förbunden med ett tredje rum och så vidare på ett analogt sätt.

21. Tryckomvandlare (40) enligt nágot av patentkraven 18-20, där det finns en hydraulisk förbindelse mellan en andra maskin i varje par å ena sidan och det motsvarande rummet hos ett tidigare par respektive å andra sidan på ett sådant sätt att en andra maskin i ett andra par är hydrauliskt förbunden med det första nrmmet och en andra maskin i ett tredje par är hydrauliskt förbunden med ett andra rum och så vidare på ett analogt sätt.

22. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 18-21, där var och en av de första och andra maskinema hos varje par äri hydraulisk förbindelse med det motsvarande rummet respektive på ett sådant sätt att var och en av de första och andra maskinerna hos det första paret är i hydraulisk förbindelse med det första rummet under det att var och en av de första och andra maskinema i ett andra par är i hydraulisk förbindelse med ett andra rum och var och en av de första och andra maskinerna i ett tredje par är i hydraulisk förbindelse med ett tredje rum och så vidare på ett analogt sätt.

23. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 18-22, där en första av de första och andra maskinerna i ett tredje par är i hydraulisk förbindelse med en fluidumkâlla med en femte trycknivå när det motsvarande rummet är vid en fjärde trycknivå.

24. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 18-23, där de ömsesidigt mekaniskt förbundna maskinema i varje par av nämnda åtminstone tre par respektive är förbundna via åtminstone en axelkoppling.

25. Tryckomvandlare (40) enligt något av patentkraven 18-24, där åtminstone en av de första och andra maskinerna hos varje par av nämnda åtminstone tre par 534 238 19 respektive har åtminstone ett hus som är i hydraulisk förbindelse med det motsvarande rummet, varvid ett fluidumtrycki huset är detsamma såsom ett fluidumtryck i det motsvarande rummet för minimalt slitage av de hydrauliska roterande maskinerna i drift.

26. Hydrauliskt system för att överföra hydraulisk energi och innefattande en tryckomvandlare (40) enligt något av de föregående patentkraven.