SE534697C2 - Hydrauliskt system, energiproduktionsanläggning och användning av ett hydrauliskt system - Google Patents

Description

534 697 2 åtminstone en ytterligare anordning för att överföra hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor.

Nämnda åtminstone ene ytterligare anordning kan vara åtminstone en flödesackumulator för att ackumulera fluidum när ett flöde från nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare är större än ett avsett flöde till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor och för att leverera fluidum när flödet från nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare är mindre än det avsedda flödet till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor. Nämnda åtminstone ena ytterligare anordning kan vara åtminstone en ytterligare hydraulisk tryckalstrare i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor för att överföra hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor. Nämnda åtminstone ena ytterligare anordning kan vara - åtminstone en flödesackumulator för att ackumulera fluidum när ett flöde från nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare är större än ett avsett flöde till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor och för att leverera fluidum när flödet från nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare är mindre än det avsedda flödet till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor liksom - åtminstone en ytterligare hydraulisk tryckalstrare i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor för att överföra hydraulisk energi till nämnda åhninstone ena hydrauliska motor. Åtminstone ett par av de hydrauliska tryckalstrama kan innefatta en första hydraulisk tryckalstrare och en andra hydraulisk tryckalstrare ömsesidigt hydrauliskt förbundna parallellt. De första och andra tryckalstrama kan vara arrangerade för att arbeta i cykler så att den första hydrauliska tryckalstraren levererar ett utflöde samtidigt såsom den andra hydrauliska tryckalstraren har ett inflöde under det att den första hydrauliska tryckalstraren har ett inflöde samtidigt såsom den andra hydrauliska tryckalstraren levererar ett utflöde. De första och andra hydrauliska tryckalstrarna kan vara arrangerade att arbeta med en ömsesidig fasdifferens på approximativt 180 grader. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare kan vara i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor i en sluten cykel. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare tryckalstrare kan 534 E97 3 vara i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor i en sluten cykel. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor kan ha ett variabelt deplacement. Deplacementet kan vara variabelt i överensstämmelse med variationer i ett tryck hos ett fluidum, vilket fluidum överför hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor.

Deplacementet kan vara arrangerat att öka när trycket ökar under det att deplacementet är arrangerat att minska när trycket minskar.

Deplacementet kan vara variabelt i överensstämmelse med variationer i ett flöde hos ett fluidum, vilket fluidum överför hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor. Deplacementet kan vara arrangerat att öka när flödet ökar under det att deplacementet är arrangerat att minska när flödet minskar. Åtminstone ett styrsystem för att styra åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor. Nämnda åtminstone ena styrsystem är arrangerat att styra ett deplacement hos nämnda åtminstone ena av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor.

Det hydrauliska systemet kan innefatta åtminstone en tryckomvandlare för att transforrnera ett hydrauliskt tryck i det hydrauliska systemet. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena tryckomvandlare kan vara hydrauliskt förbunden mellan å ena sidan nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare och å andra sidan nämnda åtminstone ena hydrauliska motor. Nämnda åtminstone ena tryckomvandlare kan vara arrangerad för att sänka det hydrauliska trycket i det hydrauliska systemet från ett högre tryck i ett fluidum från nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare till ett lägre tryck ifluidet till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare kan vara en pump. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare kan vara en pump. Pumpen kan vara linjär med tryckslag för fluidumleverans och returslag för fluiduminsugning. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare kan ha åtminstone en bana för fluidumflöde, vilken bana innefattar åtminstone en mekanisk del som är fjädrande för extra kraftfull omvandling av en intern energi 534 697 4 hos ett fluidum inom banan till elektrisk energi. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare kan ha åtminstone en bana för fluidumflöde, vilken bana innefattar åtminstone en mekanisk del som är fiädrande för extra kraftfull omvandling av en intem energi hos ett fluidum inom banan till elektrisk energi. Nämnda åtminstone ena mekaniska del kan vara åtminstone ett membran. Nämnda åtminstone ena mekaniska del kan vara åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterial (PCM). Nämnda åtminstone ena mekaniska del kan vara åtminstone ett membran tillsammans med åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterial (PCM). Membranet kan vara beläget mellan fasändringsmaterialet (PCM) och fluidet. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare kan innefatta åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterial (PCM). Åtminstone en av nämnda åtminstone ena tryckalstrare och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare kan innefatta åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterial (PCM). Åtminstone en backventil kan vara hydrauliskt förbunden för och/eller efter åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare i det hydrauliska systemet. Åtminstone en backventil kan vara hydrauliskt förbunden före och/eller efter åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare och/eller före och/eller efter åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare i det hydrauliska systemet. Åtminstone en ventil kan vara hydrauliskt förbunden mellan nämnda åtminstone ena flödesackumulator och resten av det hydrauliska systemet. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena elektriska generator kan vara av en asynkron typ. Åtminstone en av nämnda åtminstone ena elektriska generator kan vara av en synkron typ.

Uppfinningen innefattar dessutom en energiproduktionsanläggning för att alstra elektrisk energi och innefattar ett hydrauliskt system enligt något av patentkraven.

Uppfinningen innefattar dessutom användning av ett hydrauliskt system enligt något av patentkraven för driften av åtminstone en elektrisk generator för att alstra elektrisk energi. En rotationshastighet hos en rotationsaxel hos åtminstone 534 B97 en av nämnda åtminstone ena elektriska generator kan hållas väsentligen konstant.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar en schematisk vy på ett sjöbaserat kraftverkssystem 10 enligt den föreliggande uppfinningen; Fig. 2 visar en schematisk vy på ett krafisystem eller organ 22 enligt den föreliggande uppfinningen; 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 tillstànd; 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; 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 utföringsfonn av en tryckomvandlare 40 enligt den föreliggande uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av de föredragna utförlngsformerna lfig. 1 visas en schematisk vy på ett sjöbaserat kraftverkssystem 10 enligt den föreliggande uppfinningen. 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. I det generella fallet innefattar vattenmatarsystemet 18 m antal rörorgan 241, 24,1., där m är ett heltal och m 2 1. För enkelhets skull visas ifig. 1 endast två rörorgan 241 och 241. Ett tredje rörorgan är dessutom indikerat med en streckad linje. De två rörorganen 241 och 242 är kopplade till en reservoar 26 ingående i den flytande plattformen 20. 534 B97 6 Såsom dessutom framgår i fig. 1, innefattar varje rörorgan 241 och 241 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 transportörema 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,, kan vara kopplade i en sekvens.

Värmemaskinsystemet 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, Tg, via ett första matarrör 34 (jämför fig. 3) från närheten av ytan av vattnet. Temperaturen T; 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 T; > T1. l en mest föredragen utföringsform, är T2 - T1 2 °C. Varje energicell 121; ...; 12,, är drivbar för att alstra ett trycksatt fluidum när ett fasändringsmaterial (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 värmemaskinsystemet 32, och vilket är drivbart för att alstra en konstant rotationshastighet.

Enligt en föredragen utföringsforrn av det sjöbaserade kraftverkssystemet 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 alternativ kan transportören 281 vara i formen av ett elektriskt eller hydrauliskt propellerorgan 281 också 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. 534 B97 7 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 , 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, innefattar det hydrauliska systemet 38 en tryckomvandlare 40 (jämför fig. 10 och 11), och en hydraulisk motor 42 ansluten till tryckomvandlaren 40. lfig. 2 visas en schematisk vy på krafisystemet eller -anläggningen 22 enligt den föreliggande uppfinningen. Värrnemaskinsystemet 32 innefattar eller är anslutet till en värmekälla 14, och en kylsänka 16. Såsom dessutom framgår i fig. 2, innefattar krafianläggningen 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 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 , 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 enligt den föreliggande uppfinningen.

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 kylsänkan 16 (jämför fig. 2). Det påpekas att vattnet i reservoaren 26, som har transporterats 534 B97 8 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 ifig. 5 visas en schematisk vy på vattenbäraren 28 i ett andra tillstånd. 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 slavkoiv 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.

Det andra tillståndet visat i fig. 5 är när den sjunker. Varmt vatten från ytan värmer upp PCM, som smälter och expanderar. Huvudkolven 292 tvingas upp av 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, på grund av att vatten har en högre densitet än PCM har. Kärlet 282 sjunker ned till botten. Eftersom gaskamrama 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 kraftsystem eller -anläggning 22. Såsom schematiskt 534 G97 9 visas i fig. 6 är energicellerna 121-124 kopplade, och arbetar parallellt, och energicellema 125-128 är kopplade, och arbetar parallellt. I fig. 6 visas dessutom värrnekällan 14 ansluten till energicellerna, och kylsänkan 16 ansluten till energicellema. Dessutom, i fig. 6 visas också det hydrauliska systemet 38 anslutet till värmemaskinsystemet 32 (ej visat ifig. 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 energicellema 125-128. I 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.

I fig. 7 visa schematiskt en konfiguration med sex grupper med energiceller ingående i ett kraftsystem 22. Gmppema A 1.1, A 2.1 och A 3.1 är kopplade i serie och gruppema B 1.1, B 2.1 och B 3.1 är också kopplade i serie, i syfie att återanvända värme och öka verkningsgraden. Också visad i fig. 7 är värmekällan 14 ansluten till energicellema 12, och kylsänkan 16 också ansluten till energicellerna 12. Dessutom, ifig. 7 visas också det hydrauliska systemet 38 anslutet till värmemaskinsystemet 32 (ej visat i fig. 7) innefattande alla energicellerna 12. I den första delen av cykeln (Fas 1; P1), värmer värmekällan 14 upp energicellema 12 i gruppen A 1.1, innebärande att PCM i dessa energiceller smälter. Överskottsvärme från energicellema 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 energicellerna 12 iA 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 energicellema i B 1.1 fryser och PCM i energicellerna i B 2.1 smälter. Kylsänkan 16 kyler PCM i energicellerna 12 i B 3.1.

I den andra delen av cykeln (Fas 2;P2), värmer värrnekällan 14 upp energicellerna 12 i gruppen B 1.1, innebärande att PCM i dessa energiceller smälter. Överskottsvärme från energicellerna i B 2.1 används för att värma upp energicellerna i B 3.1. Detta innebär att PCM i energicellerna l 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 energicellema 12 i A 1.1 fryser och PCM i energicellerna 12 i A 534 G97 2.1 smälter. Kylsänkan 16 kyler energicellema 12 i gruppen A 3.1, innebärande att PCM i energicellema 12 i A 3.1 fryser.

Enligt en föredragen utföringsform av kraftsystemet 22 är energicellerna 121-12.. kopplade i en sekvens, och värmekällan 14 är ansluten till den första energicellen 121, och kylsänkan 16 är 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. Återanvändning kan utföras i ett eller flera steg. Varje steg erfordrar en temperaturdifferens mellan värrnekällan 14 och kylsänkan 16 på approximativt °C. Om vi exempelvis har en värmekälla 14 vid 80°C och en kylsänka 16 vid °C kan vi återanvända värme i två steg, dvs., 2 x 3 grupper med energiceller 12 (såsom ifig. 7).

Enligt en ytterligare utföringsforrn år 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. ifig. 8 visas ett blockschema på en första utföringsforrn av ett hydrauliskt system 38 enligt den föreliggande uppfinningen. Utföringsformen visad ifig. 8 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 21 B, båda i hydraulisk förbindelse med den hydrauliska motorn 42. Det påpekas att var och en av de hydrauliska tryckalstrarna 21A och 21B motsvarar och är lika med värmemaskinsystemet 32 beskrivet tidigare i denna beskrivning. De första och andra hydrauliska tryckalstrama 21A, 21B är båda drivbara för att överföra hydraulisk energi till den hydrauliska motom 42. Såsom framgår i fig. 8 år de första och andra hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21B ömsesidigt hydrauliskt förbundna parallellt. De första och andra hydrauliska tryckalstrama 21A, 21B är anordnade för att arbeta i cykler så att den första hydrauliska tryckalstraren 21A levererar ett r utflöde samtidigt som den andra hydrauliska tryckalstraren 21B 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, 21B är anordnade för att arbeta med en 534 597 11 ömsesidig fasd ifferens på approximativt 180 grader. Det hydrauliska systemet 38 innefattar dessutom ett antal backventiler 1, 2 och 8. inflödet 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 motom 42. Tryckomvandlaren 40 är drivbar för att sänka det hydrauliska trycket från ett högre tryck i ett fluidum till ett lägre tryck l fluidet. Detta kommer att säkerställa en hög tillförlitlighet i drift och en lång livslängd för den hydrauliska motom 42.

I syfte att skydda den hydrauliska motom 42 mot ett alltför högt tryck, innefattar det hydrauliska systemet 38 dessutom en tryckreduceringsventil 9 vilken förbileder ett flöde vid sidan om den hydrauliska motom 42 vid ett alltför högt arbetstryck. l syfte att skydda den hydrauliska motom 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 motom 42 blir lägre än bastrycket.

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 basflödeti systemet 38.

Det kan dessutom vara motiverat att ha en flödesackumulator 7 i det hydrauliska systemet 38 om inflödet till och utflödet från de hydrauliska tryckalstrama 21A, 21 B fluktuerar en hel del eller om tillbakaflödet från basenheten är alltför lågt.

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 generatom ska åtminstone en av de hydrauliska motorerna 42 ha ett variabelt deplacement. 534 697 12 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 motom 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 generatom kommer att minska snabbare och snabbare. Den största delen av energin lagrad i fluidet kommer att överföras till generatorn under denna fas.

Utflödet av fluidum från de hydrauliska tryckalstrarna 21A, 21 B 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 xi blockschemat visat i fig. 8 kommeri 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 21 B. Om 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 på en andra utföringsform av ett hydrauliskt system 38 enligt den föreliggande uppfinningen. I 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 flödesackumulatom 1000 via ventilen 11, och med den hydrauliska motom 42 som i sin tur driver en elektrisk generator. 534 69? 13 Flödesackumulatom 1000 har ett relativt högt laddningstryck och trycket antages öka till det maximala driftstrycket när den har åstadkommit den maximala laddningen. Flödesackumulatom 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 flödet från den hydrauliska tryckalstraren 21A är mindre än det avsedda flödet till den hydrauliska motom 42.

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

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

I fig. 10 visas ett blockschema på en första utföringsform av en tryckomvandlare 40 enligt den föreliggande uppfinningen. Tryckomvandlaren 40 är drivbar för att transformera ett tryck hos ett fluidum från en trycknivå Pin till en annan trycknivå Pm. Denna utföringsforrn visad i fig. 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.

Maskinema A, B är monterade i ett väsentligen slutet rum, och var och en av maskinema A, B är i hydraulisk förbindelse med det slutna rummet. Såsom dessutom framgår i fig. 10, är var och en av maskinema A, B försedd med ett hydrauliskt inlopp (Pin) 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 (Pui)- Om å andra sidan tryckomvandlaren 40 skall användas för att öka trycket hos fluidet, (ej visat i figurerna) är var och en av maskinema A, B i hydraulisk förbindelse med det slutna rummet via det hydrauliska inloppet. I utföringsformen visad i fig. 10, är det 534 S97 14 slutna rummet i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med trycknivån Pm, den hydrauliska roterande maskinen A är i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med trycknivån Pin och den hydrauliska roterande maskinen B är i hydraulisk förbindelse med en fluidumkälla med trycknivån 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 Pj., och 200 bar för Put.

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

Enligt en utföringsfonn av tryckomvandlaren 40 har alla maskinema A, B öppna förbindelser med dräneringsanslutningama och det slutna rummet på ett sådant sätt att tryckbalansering råder. Härigenom åstadkommes att trycket inuti och trycket utanför det slutna rummet är lika stora. lfig. 11 visas ett blockschema på en andra utföringsform av en tryckomvandlare 40 enligt den föreliggande uppfinningen. I denna utföringsform av tryckomvandlaren 40 flnns det två slutna rum, vart och ett innefattande två hydrauliska roterande maskiner A, B. De hydrauliska roterande maskinema A, B är ömsesidigt mekaniskt förbundna på ett sådant sätt att för varje par av maskinema A, B och för varje slutet rum, kan den första maskinen A köra den andra maskinen B. Såsom framgår i fig. 11 är tryckomvandlaren 40 försedd med ett hydrauliskt inlopp (Pin) och ett hydrauliskt utlopp (Put). 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 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 siffroma 600 bar för Pm och 200 bar för Pm.

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 Pl., och 200 bar för Pm.

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

Claims (33)

10 20 25 30 534 697 PATENTKRAV

1. Hydrauliskt system (38) innefattande åtminstone en hydraulisk motor (42) för driften av åtminstone en elektrisk generator för att alstra elektrisk energi, vilket system (38) innefattar åtminstone en hydraulisk tryckalstrare (21A) i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42) för att överföra hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42), kännetecknat av åtminstone en ytterligare anordning ( 1000, 21B) för att överföra hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42), varvid nämnda åtminstone ena ytterligare anordning (1000, 21B) är åtminstone en flödesackumulator (1000) för att ackumulera fluidum när ett flöde från nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) är större än ett avsett flöde till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42) och för att leverera fluidum när flödet från nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) är mindre än det avsedda flödet till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42) och varvid åtminstone en ventil (11) är hydraulisk förbunden mellan nämnda åtminstone ena flödesackumulator (1000) och resten av det hydrauliska systemet (38), vilken ventil (11) antingen är öppen eller sluten och antingen styrs hydrauliskt eller elektriskt, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) har åtminstone en bana för fluidumflöde, vilken bana innefattar åtminstone en mekanisk del som är fjädrande för extra kraftfull omvandling av en intern energi hos ett fluidum inom banan till elektrisk energi och varvid nämnda åtminstone ena mekaniska del är åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterial (PCM).

2. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, innefattande åtminstone två ytterligare anordningar (1000, 21 B) för att överföra hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42), varvid nämnda åtminstone två ytterligare anordningar (1000, 21B) är nämnda åtminstone ena flödesackumulator (1000) liksom åtminstone en ytterligare hydraulisk tryckalstrare (21 B) i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42) för att överföra hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42). 20 30 534 697 ll;

3. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 2, varvid åtminstone ett par av de hydrauliska tryckalstrarna (21A, 21 B) innefattar en första hydraulisk tryckalstrare (21A) och en andra hydraulisk tryckalstrare (21B) ömsesidigt hydrauliskt förbundna parallellt.

4. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 3, varvid de första och andra hydrauliska tryckalstrarna (21A, 21 B) är arrangerade 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 (21 B) levererar ett utflöde.

5. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 4, varvid de första och andra tryckalstrarna (21A, 21 B) är arrangerade för att arbeta med en ömsesidig fasdifferens på approximativt 180 grader.

6. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) är i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42) i en sluten cykel.

7. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 2, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena tryckalstrare (21A) och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare (21B) är i hydraulisk förbindelse med nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42) i en sluten cykel.

8. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42) har ett variabelt deplacement.

9. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 8, varvid deplacementet är variabelt i överensstämmelse med variationer i ett tryck hos ett fluidum, vilket fluidum överför hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42). 10 20 25 30 534 597 l?

10. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 9, varvid deplacementet är arrangerat att öka när trycket ökar under det att deplacementet är arrangerat att minska när trycket minskar. 1 1. variabelt i överensstämmelse med variationer i ett flöde hos ett fluidum, vilket

11. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 8, varvid deplacementet är fluidum överför hydraulisk energi till nämnda åtminstone ena av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42).

12. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 11, varvid deplacementet är arrangerat att öka när flödet ökar under det att deplacementet är arrangerat att minska när flödet minskar.

13. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, innefattande åtminstone ett styrsystem för att styra åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42).

14. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 13, varvid nämnda åtminstone ena styrsystem är arrangerat att styra ett deplacement hos nämnda åtminstone ena av nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42).

15. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, innefattande åtminstone en tryckomvandlare (40) för att transformera ett hydrauliskt tryck i det hydrauliska systemet (38).

16. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 15, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena tryckomvandlare (40) är hydrauliskt förbunden mellan å ena sidan nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) och å andra sidan nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42).

17. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 16, varvid nämnda åtminstone ena tryckomvandlare (40) är arrangerad att sänka det hydrauliska trycket i det hydrauliska systemet (38) från ett högre tryck i ett fluidum från nämnda åtminstone 10 20 25 30 534 697 l8 ena hydrauliska tryckalstrare (21A) till ett lägre tryck i fluidet till nämnda åtminstone ena hydrauliska motor (42).

18. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) är en pump.

19. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 2, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21 A) och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare tryckalstrare (21B) är en pump.

20. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 18 eller 19, varvid pumpen är linjär med tryckslag för fluidumleverans och returslag för fluiduminsugning.

21. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 2, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare (21B) har åtminstone en bana för fluidumflöde, vilken bana innefattar åtminstone en mekanisk del som är fjädrande för extra kraftfull omvandling av en intern energi hos ett fluidum inom banan till elektrisk energi.

22. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1 eller 21, varvid nämnda åtminstone ena mekaniska del är åtminstone ett membran.

23. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1 eller 21, varvid nämnda åtminstone ena mekaniska del är åtminstone ett membran tillsammans med åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterlal (PCM).

24. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 23, varvid membranet är beläget mellan fasändringsmaterialet (PCM) och fluidet.

25. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) innefattar åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterlal (PCM). 10 20 25 30 534 E97 lÛl

26. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 2, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A) och/eller åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare (21B) innefattar åtminstone en volym med åtminstone ett fasändringsmaterial (PCM).

27. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, varvid åtminstone en backventil ( 1, 2) är hydrauliskt förbunden före och/eller efter åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A9 i det hydrauliska systemet (38).

28. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 2, varvid åtminstone en backventil (1, 2) är hydrauliskt förbunden före och/eller efter åtminstone en av nämnda åtminstone ena hydrauliska tryckalstrare (21A9 och/eller före och/eller efter åtminstone en av nämnda åtminstone ena ytterligare hydrauliska tryckalstrare (21 B) i det hydrauliska systemet (38).

29. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena elektriska generator är av en asynkron typ.

30. Hydrauliskt system (38) enligt patentkrav 1, varvid åtminstone en av nämnda åtminstone ena elektriska generator är av en synkron typ.

31. Energiproduktionsanläggning för att alstra elektrisk energi och innefattande ett hydrauliskt system (38) enligt något av de föregående patentkraven.

32. Användning av ett hydrauliskt system (38) enligt något av de föregående patentkraven för driften av åtminstone en elektrisk generator för att alstra elektrisk energi.

33. Användning enligt patentkrav 32, varigenom en rotationshastighet hos en rotationsaxel hos åtminstone en av nämnda åtminstone ena elektriska generator hàlles väsentligen konstant.