WO2018028942A1 - Hydraulisches system und feder-dämpfer-mechanismus - Google Patents

Hydraulisches system und feder-dämpfer-mechanismus Download PDF

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WO2018028942A1
WO2018028942A1 PCT/EP2017/067995 EP2017067995W WO2018028942A1 WO 2018028942 A1 WO2018028942 A1 WO 2018028942A1 EP 2017067995 W EP2017067995 W EP 2017067995W WO 2018028942 A1 WO2018028942 A1 WO 2018028942A1
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piston accumulator
piston
cylinder
storage space
hydraulic
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PCT/EP2017/067995
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Yukio Kamizuru
James GOODHEW
Peter Erhart
Louis Verdegem
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Robert Bosch Gmbh
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    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
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    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system according to the preamble of claim 1 and a spring-damper mechanism, in particular a wave energy machine or a sea state compensation. Background of the invention
  • Such a hydraulic system can be used for example in a spring-damper mechanism, which is for example a
  • Wave energy machine an active sea state compensation or is a spring-damper mechanism in the automotive industry.
  • DE 10 2007 056 400 AI and DE 10 2008 021 111 AI a wave power plant (Power Take Off (PTO)) is shown in each case with such a hydraulic system.
  • the hydraulic system serves to generate energy through an oscillating buoy. Over this a synchronous cylinder is provided, whose piston is connected to the oscillating buoy and whose
  • Cylinder housing for example, on a seabed, is fixed. Cylinder chambers of the cylinder, which are separated from the piston, are connected to one another via a hydraulic pump which is effective in both directions of rotation. About the hydraulic pump, a generator is driven. Furthermore, a spring-damper system is provided to provide a stable
  • the invention has the object, a robust and cost-effective hydraulic system, for example, for a wave energy machine, and a spring
  • a spring and / or damper characteristic is adaptable to, for example, the
  • a hydraulic system in particular for wave energy machines, which are used in particular for energy production, provided with a hydraulic cylinder.
  • This is driven by an oscillating force of nature, in particular by a buoy, in particular by a completely submerged buoy, or a force.
  • the hydraulic cylinder in this case has a piston space limited by a cylinder or spring chamber.
  • Cylinder space is preferably with a memory, in particular with a robust
  • Piston accumulator or robust cylinder storage connected.
  • the setting is preferably carried out independently of an energy extraction of the recoverable by the oscillating force of nature or force energy.
  • This solution has the advantage that a separate "hydraulic spring” is formed together with the reservoir with at least one cylinder space of the hydraulic cylinder from the energy extraction by another hydraulic cylinder or another
  • Cylinder space in the hydraulic cylinder With the spring mechanism or the hydraulic spring or the oil-hydraulic spring, the natural forces or forces can now be compensated for device-technically simple manner.
  • a resonance frequency of the wave energy machine can be adjusted and thus adapted for example to a sea state.
  • the hydraulic system is designed device technology extremely simple and inexpensive.
  • a further cylinder space is preferably provided in the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic cylinder is designed for example as a multi-surface cylinder.
  • a further hydraulic cylinder can be provided for energy extraction.
  • the additional cylinder space and / or the further hydraulic cylinder is / are preferably part of a hydrostatic drive train. This can then one
  • the drive train is preferably designed to be robust and cost-efficient, which, in combination with the hydraulic spring, leads to a cost-efficient solution.
  • a hydraulic machine is preferably provided, which may be connected to a generator via a drive shaft.
  • the memory is preferably as
  • Piston accumulator or cylinder memory or designed as a bladder accumulator resulting in a robust and safe hydraulic system.
  • the piston accumulator has a piston which separates a first storage space from a second storage space. The first storage space can then be simply connected to the cylinder chamber of the hydraulic cylinder.
  • For adjusting the spring stiffness of the hydraulic spring can advantageously be provided to set a pressure and / or a pressure medium quantity on the side of the second storage space.
  • one or more further memories in particular piston accumulators or cylinder accumulators or bladder accumulators, are provided parallel to the accumulator.
  • the one or more memories, in particular piston accumulator, can then also with their first
  • Storage space to be connected to the cylinder chamber of the hydraulic cylinder and it may be a pressure and / or a pressure medium quantity in the second storage space adjustable.
  • the setting of the respective memory, in particular piston accumulator, can be independent of the respective other accumulators, in particular piston accumulators.
  • piston accumulator provided, which as already explained above, it is conceivable instead of a piston accumulator or instead of a part of the piston accumulator or instead of all piston accumulator alternatively provide a cylinder memory or bladder accumulator.
  • a further second accumulator in addition to the (first) piston accumulator, a further second accumulator, in particular a piston accumulator or a cylinder accumulator, in particular arranged fluidically in series with the first piston accumulator.
  • the further second piston accumulator also preferably has a piston which separates a first storage space from a second storage space.
  • the first storage space is then fluidly connected to the second storage space of the first piston accumulator.
  • a pressure and / or a pressure medium quantity can be adjusted together in the connected storage spaces of the piston accumulator.
  • a pressure and / or a pressure medium quantity on the side of the second storage space of the second piston accumulator is adjustable.
  • a fluid for the second storage space of the second piston accumulator a gas may be provided.
  • the other storage spaces of the piston accumulator is conceivable to use an oil.
  • the second storage space of the second piston accumulator is connected to a reservoir, in particular to a gas accumulator. It can be provided that, in addition to the further second memory, one or more additional stores are provided fluidically parallel to this.
  • the further memory also have a first and second storage space, wherein the first storage space may be connected to the second storage space of the first piston accumulator and the other second storage spaces each having a separate adjusting means for adjusting a pressure and / or a pressure medium.
  • the second storage spaces (gas sides) of the second piston accumulator via control elements, such as valves or check valves, are connectable.
  • the two piston accumulator so the first and second piston accumulator, form a piston accumulator pair.
  • at least one further piston accumulator pair is provided with a first and second piston accumulator. This can be arranged fluidically parallel to the first piston accumulator pair.
  • Piston storage pairs are provided, a spring stiffness can be set more flexible and accurate.
  • Piston accumulator pairs is / are likewise adjustable, in particular independently of the other piston accumulator pair (s).
  • the second storage space of the piston accumulator or of the first piston accumulator or of the first accumulator of a respective piston accumulator pair can be fluidically connected to the cylinder chamber of the hydraulic cylinder via a hydraulic machine of the setting means and / or via a valve of the setting means.
  • a pressure and / or a pressure medium quantity in the second storage space and in the cylinder space can be set in a simple manner.
  • the second storage space of the piston accumulator or the first piston accumulator or the first piston accumulator of a respective piston accumulator pair via a hydraulic machine of the adjusting means and / or via a valve of the adjusting means with a low pressure side is fluidly connectable. It is thus conceivable, via the adjusting means, the second storage space with pressure medium of the
  • the spring stiffness can be adjusted by modulating the pressure in the second storage space or in the intermediate volume.
  • the cylinder space of the hydraulic cylinder which is connected to the one or more piston accumulators, and / or that the first storage space of the first piston accumulator or the first piston accumulator via a hydraulic machine of the adjusting means and / or via a valve of the adjusting means a low pressure side is fluidically connectable.
  • the hydraulic cylinder may thus share with the first piston accumulator or the first piston accumulators a setting means for connecting to the low pressure side.
  • hydraulic machines and / or valves of the adjusting means can thus be set to device technology simple manner in particular a quantity of pressure medium in the cylinder chamber of the hydraulic cylinder and in the second storage space of the piston accumulator or the first piston accumulator or the first piston accumulator of each piston accumulator pair, wherein from the pressure medium quantity then a corresponding Can train pressure.
  • Hydraulic cylinders are adjusted or approximated. This is done in particular by Setting a pressure and / or a pressure medium amount on the side of the second
  • Storage space of the second piston accumulator ie in particular by adjusting a gas quantity and / or a gas pressure.
  • Different pressure and / or pressure medium quantities are preferably provided on the side of the second storage space of the second piston accumulator of a respective piston accumulator pair.
  • the piston accumulator pairs differ by different pressure or different
  • Pressure medium amount in the second storage space of the second piston accumulator wherein the piston accumulator pairs can otherwise be configured the same.
  • the pressure medium quantity and / or pressure which is different in the intermediate volume, that is, in the second storage space of the first piston accumulator and in the first storage space of the second piston accumulator of a respective piston accumulator pair, is different from the other piston accumulator pairs.
  • the memory have different sizes.
  • different storage volumes can be provided in parallel.
  • the piston can, in addition to the cylinder chamber or spring chamber, delimit a further cylinder space for energy extraction.
  • the cylinder chambers are enlarged and reduced together during a movement of the piston.
  • the piston of the multi-surface cylinder is preferably arranged displaceably in a cylinder housing. From the piston can then extend an approximately hollow cylindrical cylinder rod, which passes through a housing cover of the cylinder housing with its lateral surface. Outside the cylinder housing, the piston rod is closed at the end. The cylinder rod then defines together with the cylinder bottom outside the cylinder housing a cylinder chamber, which is preferably connected to the drive train. Due to the hollow cylindrical cylinder rod is in
  • Cylinder housing separated by the lateral surface of the cylinder chamber or spring chamber from the other cylinder chamber, which is used for energy extraction. Furthermore, the piston can delimit on its side facing away from the cylinder rod side another cylinder space, which is for example also used as a spring chamber.
  • a load for example, the buoy, is preferably connected to the cylinder housing, in which case the cylinder rod, for example, is fixed to a seabed.
  • the spring stiffness can be adjusted with advantage.
  • the spring stiffness can be set substantially linear or approximated to a linearity, ie that a spring force changes approximately linearly over the stroke / path.
  • the second piston accumulators of the piston accumulator pairs have different pressures and / or quantities of pressure medium on the side of their second accumulator space.
  • it may be provided in order to form an approximately linear spring stiffness such that the first piston accumulators of the piston accumulator pairs have different pressures and / or quantities of pressure medium on the side of their second storage space.
  • it is advantageously provided to form approximately a linear spring stiffness that the second
  • Storage spaces of the first piston accumulator of the piston accumulator pairs have different amounts of oil from each other.
  • the spring stiffness ie in particular an increase in the linear spring stiffness
  • be adjustable This is preferably carried out by the fact that in the piston accumulator pairs, the pressures and / or pressure medium quantities on the side of the second storage space of the second piston accumulator are adjustable. Alternatively or additionally, the adjustment can take place in that pressures and pressure medium quantities on the side of the second storage space of the first piston accumulator of a respective
  • Piston accumulator pairs are set. Furthermore, as an alternative or in addition to adjusting the spring stiffness, it is simply possible to provide a pressure and / or a pressure
  • the piston accumulator pairs are set together or one
  • Adjustment takes place at a respective piston accumulator pair with the same change, that is, for example, with the same Mange of pressure medium is charged or discharged.
  • the piston accumulator pairs are preferably configured approximately the same for simplified adjustment.
  • a spring force of the hydraulic cylinder is kept constant at different positions of the piston or that the spring force at a certain position of the piston is adjustable.
  • the spring force of the hydraulic cylinder can thus be kept substantially constant at different positions of the piston or the spring force of the hydraulic cylinder can be adjustable at a position of the piston of the hydraulic cylinder.
  • This preferably follows by a corresponding adjustment or adjustment of the pressure and / or the amount of pressure medium on the side of the second storage space of the piston accumulator or the first piston accumulator or the first piston accumulator of the respective piston accumulator pair.
  • this can be done by a corresponding adjustment or adjustment of the pressure and / or the pressure medium quantity takes place on the side of the second storage space of the second piston accumulator or the second piston accumulator of a respective piston accumulator pair.
  • first and / or second extremely robust piston accumulator for example, a bladder accumulator or diaphragm accumulator is provided, in which case instead of a piston serves as a separator, a bubble or a membrane.
  • FIG. 5 in a simplified hydraulic circuit diagram, a hydraulic system according to a second embodiment.
  • Wave energy machine is used. This has a hydraulic cylinder 2, as
  • the hydraulic cylinder 2 is here used, on the one hand, as part of a "hydraulic spring" and, on the other hand, for the generation of energy has a cylinder housing 4 which is connected to an underwater buoy, not shown. This performs together with the cylinder housing 4 oscillating movements due to a wave.
  • a piston 6 is slidably guided. From this extends in a direction away from a buoy, not shown, a piston rod 8, which is connected via fastening means 10, for example, with a seabed.
  • the piston rod 8 is designed approximately hollow cylindrical and passes through a cylinder cover 12 of the cylinder housing 4. A projecting end of the piston rod 8 is here
  • the piston rod 8 defines together with the piston 6 an outer annular cylinder chamber 14 or spring chamber and a separate inner annular cylinder chamber 16. With its projecting part, the piston rod 8 defines a further cylinder chamber 18. Furthermore, the piston 6 limited with his from the piston rod 8 pioneering side a cylinder chamber 20.
  • the outer cylinder chamber 14 is used for the hydraulic spring. Furthermore, it is conceivable that the upper cylinder chamber 20 is also provided for a hydraulic spring.
  • the cylinder chamber 16 and / or the cylinder chamber 18 is / are used for damping and / or energy recovery.
  • the cylinder space 16 and / or the cylinder space 18 can be connected, inter alia, to a hydraulic machine 22, which is shown schematically in FIG. 1 by a dashed line.
  • the outer cylinder chamber 14 is connected via a flow path 24 with a first
  • Piston accumulator 26 connected. This has a piston 28 which separates a first storage space 30 from a second storage space 32.
  • the first storage space 30 is in this case connected via the flow path 24 with the outer cylinder chamber 14.
  • Storage space 32 in turn is via a flow path 34 with a second
  • Piston accumulator 36 connected. This also has a piston 38 of a first
  • Memory space 40 separates from a second memory space 42.
  • the first storage space 40 is fluidly connected to the second storage space 32 of the first piston accumulator 26.
  • the second storage space 42 of the second piston accumulator 36 is connected via a flow path 44 to a reservoir 46.
  • a gas is provided as the fluid.
  • the piston accumulators 26 and 36 form a piston accumulator 48 in the hydraulic system 1.
  • adjusting means are provided for adjusting pressures and pressure medium quantities in the storage spaces 30, 32, 40, 42 and in the cylinder chamber 14.
  • Piston accumulator 26 and the first storage space 40 of the second piston accumulator 36 fluidly connected to the cylinder chamber 14.
  • the cylinder chamber 14 can be connected via the flow path 24 and a further adjustment means 52 in the form of a hydraulic machine and / or in the form of a valve with a low-pressure side 54.
  • the flow path 34 via an adjusting means 56 also with the
  • the adjusting means 56 is designed in the form of a hydraulic machine and / or in the form of a valve.
  • an adjusting means to adjust a pressure and / or a pressure medium quantity of the gas, which is not shown in Figure 1.
  • one or more further piston accumulator pairs 58 may be provided, which is indicated by a dashed line in FIG. The at least one further piston accumulator pair 58 is connected via separate adjustment means according to the
  • Piston accumulator 48 built into the hydraulic system 1.
  • an adjusting means is provided to a second storage space of a first piston accumulator with the
  • two adjustment means are respectively provided for the piston accumulator pair 58 or for a respective piston accumulator pair in order to connect them to the cylinder chamber 14 on the one hand and to the low-pressure side 54 on the other hand.
  • the cylinder chamber 14 thus acts together with the at least one piston accumulator 48 as a hydraulic spring.
  • the spring characteristic of the hydraulic system 1 is through the cylinder chamber 14 with the at least one connected piston accumulator pair 48 and the corresponding
  • Adjusting means 50, 52 and 56 independently of a damper characteristic adjustable. This is achieved in that the cylinder chamber 14 is fluidly separated from the other cylinder chambers 16, 18 and 20. It would also be conceivable for the hydraulic spring a separate Use hydraulic cylinder, wherein one or more other hydraulic cylinders are then provided for energy.
  • FIG. 2 shows a spring characteristic curve for the hydraulic spring from FIG. This shows on its ordinate a spring force F and on your abscissa a spring travel x.
  • the spring characteristic has an approximately linear course.
  • the at least two piston accumulator pairs 48 and 58 can each have a different pressure and / or a different quantity of pressure medium on their gas side.
  • the at least two piston accumulator pairs 48 and 58 may have different pressures and / or quantities of pressure medium in their intermediate volume, that is to say for example according to piston accumulator pair 48 in the flow path 34 and the storage spaces 32 and 40.
  • the spring stiffness is adjustable by a pressure and / or a pressure medium quantity is set in the storage spaces of the at least two piston pairs 48 and 58, which are connected to each other, such as the storage spaces 32 and 40.
  • the spring stiffness can be adjusted by adjusting a pressure and / or a pressure medium quantity in the cylinder chamber 14. Alternatively or additionally, it may be provided to adjust the spring stiffness a pressure or a
  • Adjust pressure medium quantity of the gas side of a respective piston accumulator pair 48 and 58 Adjust pressure medium quantity of the gas side of a respective piston accumulator pair 48 and 58.
  • the adjustment of the at least two piston accumulator pairs 48 and 58 in this case preferably takes place with an approximately equal amount of pressure medium and / or an approximately equal pressure change, in particular if the at least two piston accumulator pairs 48 and 58 are designed approximately equal.
  • FIG. 4 it is shown that an operating point can be influenced.
  • FIG. 5 another embodiment of a hydraulic system 64 is shown.
  • This has a separate hydraulic cylinder for the hydraulic spring 66.
  • This has a piston 68 from which a piston rod 70 extends, which is the hydraulic cylinder 66 is a differential cylinder with a one-sided piston rod.
  • a cylinder housing 72 of the hydraulic cylinder 66 is in this case connected to a buoy, not shown, and via the piston rod 70 of the hydraulic cylinder 66 is fixed.
  • On the piston rod 70 side of the piston 68 defines an annular cylinder chamber 74.
  • the piston 68 defines a cylinder chamber 76 which is connected to a hydraulic accumulator 78.
  • the cylinder chamber 74 is arranged with a plurality of fluidically parallel
  • a respective piston accumulator 80 to 88 in this case each have a first piston accumulator 90 and a second piston accumulator 92. These are also designed as a hydraulic cylinder with a piston and one side of this cantilevered away piston rod.
  • a first storage space 94 of a respective first piston accumulator 90 is fluidically connected via a flow path 96 to the cylinder chamber 74 of the hydraulic cylinder 66.
  • the flow path 96 is further connectable via a setting means 98 with a low pressure side.
  • a second storage space 100 of the first piston accumulator 90 and a first storage space 102 of the second piston accumulator 92 of the first piston accumulator pair 80 are also fluidly connected directly to one another via a flow path 104. This applies accordingly for the others
  • Piston accumulator pairs 82 to 88 Piston accumulator pairs 82 to 88.
  • the flow path 104 can be connected via adjustment means 106 and 107 to the low-pressure side and to the flow path 96, which is shown in FIG. 5 for the sake of simplicity only for one flow path 104. Such a thing
  • Adjustment means 106 is provided for all piston accumulator pairs 80 to 88. Furthermore, the second storage spaces of the piston accumulators 92 of the piston accumulator pairs are each connected to a reservoir 108, in particular to a gas accumulator. According to FIG. 5, the connectability of second storage spaces 109 of two second piston accumulators 92 is shown by dashed lines. The storage spaces 109 can in this case be connected to one another via a control element 110. It is conceivable between all second storage spaces of the second piston accumulator 92, a control element for connecting provided. The same applies to the embodiment of Figure 1, wherein here also two second storage spaces 42 are connected to each other via a control element.
  • a hydraulic system with a hydraulic spring This is formed by a cylinder space of a hydraulic cylinder to which at least one piston accumulator is connected.
  • at least one adjusting means for setting a pressure and / or a pressure medium quantity of the piston accumulator is provided. The setting takes place here regardless of an energy extraction of a wave energy machine for which the hydraulic system is used, the energy extraction is used in particular for power generation.

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Abstract

Offenbart ist ein hydraulisches System mit einer hydraulischen Feder. Diese wird gebildet durch einen Zylinderraum eines Hydrozylinders, an den zumindest ein Kolbenspeicher angeschlossen ist. Jeweils ist zumindest ein Einstellmittel zum Einstellen eines Drucks und/oder ein Druckmittelmenge des Kolbenspeichers vorgesehen. Das Einstellen erfolgt hierbei unabhängig von einer Energieentnahme einer Wellenenergiemaschine für das das hydraulische System eingesetzt ist, wobei die Energieentnahme insbesondere zur Stromgewinnung dient.

Description

Hydraulisches System und Feder-Dämpfer-Mechanismus
Beschreibung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System gemäß dem Oberbegriff den Anspruchs 1 und einen Feder-Dämpfer-Mechanismus, insbesondere eine Wellenenergiemaschine oder eine Seegangskompensation. Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges hydraulisches System kann beispielsweise in einem Feder-Dämpfer- Mechanismus eingesetzt werden, bei dem es sich beispielsweise um eine
Wellenenergiemaschine, eine aktiven Seegangskompensation oder um einen Feder- Dämpfer-Mechanismus in der Fahrzeugtechnik handelt. In der DE 10 2007 056 400 AI und der DE 10 2008 021 111 AI ist jeweils eine Wellenenergieanlage (Power Take Off (PTO)) mit einem derartigen hydraulischen System dargestellt. Das hydraulische System dient dabei zur Energiegewinnung durch eine oszillierende Boje. Hierüber ist ein Gleichgangzylinder vorgesehen, dessen Kolben mit der oszillierenden Boje verbunden ist und dessen
Zylindergehäuse, beispielsweise an einem Meeresgrund, festgelegt ist. Zylinderräume des Zylinders, die vom Kolben getrennt sind, sind über eine in beide Drehrichtungen wirksame Hydropumpe miteinander verbunden. Über die Hydropumpe ist ein Generator antreibbar. Des Weiteren ist ein Feder- Dämpfer-System vorgesehen, um ein stabiles
Schwingungsverhalten der Boje zu gewährleisten.
Offenbarung der Erfindung
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein robustes und kostengünstiges hydraulisches System, beispielsweise für eine Wellenenergiemaschine, und einen Feder- Dämpfer-Mechanismus zu schaffen, mit dem auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine Feder- und/oder Dämpfercharakteristik anpassbar ist, um beispielsweise die
Wellenenergiemaschine mit der höchsten hydrodynamischen Effizienz zu betreiben. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein hydraulisches System gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Erfindungsgemäß ist ein hydraulisches System, insbesondere für Wellenenergiemaschinen, die insbesondere zur Energiegewinnung dienen, mit einem Hydrozylinder vorgesehen. Dieser ist von einer oszillierenden Naturkraft, insbesondere von einer Boje, insbesondere von einer vollständig untergetauchten Boje, oder einer Kraft antreibbar. Der Hydrozylinder hat hierbei ein von einem Kolben begrenzten Zylinderraum oder Federraum. Der
Zylinderraum ist vorzugsweise mit einem Speicher, insbesondere mit einem robusten
Kolbenspeicher oder robusten Zylinderspeicher, verbunden. Mit Vorteil ist ein, insbesondere hydraulisches und/oder pneumatisches, Einstellmittel, zum Einstellen einer
Druckbeaufschlagung des Speichers vorgesehen. Das Einstellen erfolgt dabei vorzugsweise unabhängig von einer Energieentnahme der durch die oszillierende Naturkraft oder Kraft gewinnbaren Energie.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass mit mindestens einem Zylinderraum des Hydrozylinders zusammen mit dem Speicher eine separate„hydraulische Feder" ausgebildet ist. Mit dem Einstellen der Druckbeaufschlagung des Speichers kann auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine Federhärte des Hydrozylinder-Speicher-Systems eingestellt werden. Unabhängig von der Energieentnahme durch einen weiteren Hydrozylinder oder einem weiteren
Zylinderraum im Hydrozylinder. Mit dem Federmechanismus oder der hydraulischen Feder oder der ölhydraulischen Feder können nun auf vorrichtungstechnisch einfache Weise die Naturkräfte oder Kräfte kompensiert werden. Beispielsweise kann mit der hydraulischen Feder eine Resonanzfrequenz der Wellenenergiemaschine eingestellt werden und somit beispielsweise an einen Seegang angepasst werden. Das hydraulische System ist dabei vorrichtungstechnisch äußerst einfach und kostengünstig ausgestaltet. Zur Energieentnahme ist vorzugsweise im Hydrozylinder ein weiterer Zylinderraum vorgesehen. Hierbei ist der Hydrozylinder beispielsweise als Mehrflächenzylinder ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich kann zur Energieentnahme ein weiterer Hydrozylinder vorgesehen sein. Der weitere Zylinderraum und/oder der weitere Hydrozylinder ist/sind vorzugsweise Teil eines hydrostatischen Antriebsstrangs. Dieser kann dann einen
Dämpfermechanismus oder Dämpfer bilden, wobei kinetische Energie eines Druckmittels, die beispielsweise durch die oszillierende Boje gebildet ist, in elektrische Energie
umgewandelt wird. Der Antriebsstrang ist hierbei vorzugsweise robust und kosteneffizient ausgestaltet, was in Kombination mit der hydraulischen Feder zu einer kosteneffizienten Lösung führt. Zum Umwandeln der kinetischen Energie des Druckmittels im Antriebsstrang ist vorzugsweise eine Hydromaschine vorgesehen, die mit einem Generator über eine Triebwelle verbunden sein kann.
Vorzugsweise ist der Speicher, wie vorstehend bereits erläutert, vorzugsweise als
Kolbenspeicher oder Zylinderspeicher oder auch als Blasenspeicher ausgebildet, was zu einem robusten und sicheren hydraulischen System führt. Der Kolbenspeicher weist einen Kolben auf, der einen ersten Speicherraum von einem zweiten Speicherraum trennt. Der erste Speicherraum kann dann einfach mit dem Zylinderraum des Hydrozylinders verbunden sein. Zum Einstellen der Federsteifigkeit der hydraulischen Feder kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, einen Druck und/oder eine Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten Speicherraums einzustellen.
Denkbar ist, dass parallel zum Speicher ein oder mehrere weitere Speicher, insbesondere Kolbenspeicher oder Zylinderspeicher oder Blasenspeicher, vorgesehen sind. Der oder die Speicher, insbesondere Kolbenspeicher, können dann ebenfalls mit ihrem ersten
Speicherraum mit dem Zylinderraum des Hydrozylinders verbunden sein und es können ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge im zweiten Speicherraum einstellbar sein. Die Einstellung des jeweiligen Speichers, insbesondere Kolbenspeichers, kann hierbei unabhängig von den jeweiligen anderen Speichern, insbesondere Kolbenspeichern, sein.
Im Folgenden sind als Speicher vorzugsweise Kolbenspeicher vorgesehen, wobei wie vorstehend bereits erläutert es denkbar ist anstelle eines Kolbenspeichers oder anstelle eines Teils der Kolbenspeicher oder anstelle aller Kolbenspeicher jeweils alternativ einen Zylinderspeicher oder Blasenspeicher vorzusehen. Vorzugsweise ist neben dem (ersten) Kolbenspeicher ein weiterer zweiter Speicher, insbesondere ein Kolbenspeicher oder ein Zylinderspeicher, insbesondere fluidisch in Reihe zum ersten Kolbenspeicher angeordnet. Der weitere zweite Kolbenspeicher weist vorzugsweise ebenfalls einen Kolben auf, der einen ersten Speicherraum von einem zweiten Speicherraum trennt. Vorzugsweise ist dann der erste Speicherraum mit dem zweiten Speicherraum des ersten Kolbenspeichers fluidisch verbunden. Hierdurch kann ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge in den verbundenen Speicherräumen der Kolbenspeicher gemeinsam verstellt werden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten Speicherraums des zweiten Kolbenspeichers einstellbar ist. Als Fluid für den zweiten Speicherraum des zweiten Kolbenspeichers kann ein Gas vorgesehen sein. Für die anderen Speicherräume der Kolbenspeicher ist denkbar, ein Öl einzusetzen. Es ist denkbar, dass der zweite Speicherraum des zweiten Kolbenspeichers mit einem Speicher, insbesondere mit einem Gasspeicher, verbunden ist. j[SMJl] Es kann vorgesehen sein, dass neben dem weiteren zweiten Speicher fluidisch parallel zu diesem einer oder mehrere zusätzliche Speicher vorgesehen sind. Hierbei ist denkbar, dass die weiteren Speicher ebenfalls einen ersten und zweiten Speicherraum haben, wobei der erste Speicherraum mit dem zweiten Speicherraum des ersten Kolbenspeichers verbunden sein kann und die weiteren zweiten Speicherräume jeweils ein separates Einstellmittel zum Einstellen eines Druck und/oder einer Druckmittelmenge aufweisen. Des Weiteren ist denkbar, dass die zweiten Speicherräume (Gasseiten) der zweiten Kolbenspeicher über Regelelemente, beispielsweise Ventile oder Sperrventile, verbindbar sind.
In weitere Ausgestaltung der Erfindung bilden die beiden Kolbenspeicher, also der erste und zweite Kolbenspeicher, ein Kolbenspeicherpaar. Vorzugsweise ist zumindest ein weiteres Kolbenspeicherpaar mit einem ersten und zweiten Kolbenspeicher vorgesehen. Dieses kann fluidisch parallel zum ersten Kolbenspeicherpaar angeordnet sein. Indem mehrere
Kolbenspeicherpaare vorgesehen sind, kann eine Federsteifigkeit flexibler und genauer eingestellt werden. Ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge auf Seiten der verbundenen Speicherräume des zumindest einen weiteren Kolbenspeicherpaars und/oder im zweiten Speicherraum des zweiten Kolbenspeichers des zumindest einen weiteren
Kolbenspeicherpaars ist/sind ebenfalls, insbesondere unabhängig von dem oder den anderen Kolbenspeicherpaar/en, einstellbar. Zum Einstellen des Drucks und/oder der Druckmittelmenge ist der zweite Speicherraum des Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars über eine Hydromaschine des Einstellmittels und/oder über ein Ventil des Einstellmittels mit dem Zylinderraum des Hydrozylinders fluidisch verbindbar. Hierdurch kann auf einfache Weise ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge im zweiten Speicherraum und im Zylinderraum eingestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Speicherraum des Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars über eine Hydromaschine des Einstellmittels und/oder über ein Ventil des Einstellmittels mit einer Niederdruckseite fluidisch verbindbar ist. Es ist somit denkbar, über das Einstellmittel den zweiten Speicherraum mit Druckmittel von der
Niederdruckseite zu beschicken oder Druckmittel vom zweiten Speicherraum zur
Niederdruckseite zu entlassen. Durch eine derartige Ausgestaltung des Einstellmittels kann somit die Federsteifigkeit durch Modulation des Drucks im zweiten Speicherraum oder im Zwischenvolumen eingestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Zylinderraum des Hydrozylinders, der mit dem oder den Kolbenspeichern verbunden ist, und/oder dass der erste Speicherraum des ersten Kolbenspeichers oder der ersten Kolbenspeicher über eine Hydromaschine des Einstellmittels und/oder über ein Ventil des Einstellmittels mit einer Niederdruckseite fluidisch verbindbar ist. Der Hydrozylinder kann sich somit mit dem ersten Kolbenspeicher oder den ersten Kolbenspeichern ein Einstellmittel zum Verbinden mit der Niederdruckseite teilen. Mit den Hydromaschinen und/oder Ventilen des Einstellmittels kann somit insbesondere eine Druckmittelmenge im Zylinderraum des Hydrozylinders und im zweiten Speicherraum des Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eingestellt werden, wobei sich aus der Druckmittelmenge dann ein entsprechender Druck ausbilden kann.
Mit der Mehrzahl oder Vielzahl von Kolbenspeicherpaaren kann auf einfache Weise insbesondere eine Linearität der Federsteifigkeit der hydraulischen Feder oder des
Hydrozylinders eingestellt oder angenähert werden. Dies erfolgt insbesondere durch Einstellen eines Drucks und/oder einer Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten
Speicherraums des zweiten Kolbenspeichers, also insbesondere durch Einstellen einer Gasmenge und/oder eines Gasdrucks. Auf Seiten des zweiten Speicherraums des zweiten Kolbenspeichers eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars sind hierbei vorzugsweise unterschiedliche Druck und/oder Druckmittelmengen vorgesehen. Somit unterscheiden sich die Kolbenspeicherpaare durch unterschiedlichen Druck oder unterschiedlicher
Druckmittelmenge im zweiten Speicherraum des zweiten Kolbenspeichers, wobei die Kolbenspeicherpaare ansonsten gleich ausgestaltet sein können. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das im Zwischenvolumen, also das im zweiten Speicherraum des ersten Kolbenspeichers und im ersten Speicherraum des zweiten Kolbenspeichers eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars ein sich von den anderen Kolbenspeicherpaaren unterscheidende Druckmittelmenge und/oder Druck vorgesehen ist.
Es ist denkbar, dass die Speicher unterschiedliche Baugrößen aufweisen. Somit können beispielsweise unterschiedliche Speichervolumina in Parallelschaltung vorgesehen zu werden.
Ist der Hydrozylinder als Mehrflächenzylinder ausgestaltet, so kann der Kolben zusätzlich zum Zylinderraum oder Federraum einen weiteren Zylinderraum zur Energieentnahme begrenzen. Vorzugsweise werden die Zylinderräume bei einer Bewegung des Kolbens gemeinsam vergrößert und verkleinert. Der Kolben des Mehrflächenzylinders ist vorzugsweise in einem Zylindergehäuse verschiebbar angeordnet. Vom Kolben kann sich dann eine etwa hohlzylindrische Zylinderstange erstrecken, die mit Ihrer Mantelfläche einen Gehäusedeckel des Zylindergehäuses durchsetzt. Außerhalb des Zylindergehäuses ist die Kolbenstange endseitig verschlossen. Die Zylinderstange begrenzt dann zusammen mit dem Zylinderboden außerhalb des Zylindergehäuses einen Zylinderraum, der vorzugsweise mit dem Antriebsstrang verbunden ist. Durch die hohlzylindrische Zylinderstange ist im
Zylindergehäuse durch dessen Mantelfläche der Zylinderraum oder Federraum vom weiteren Zylinderraum, der zur Energieentnahme eingesetzt ist, abgetrennt. Des Weiteren kann der Kolben auf seiner von der Zylinderstange wegweisenden Seite einen weiteren Zylinderraum begrenzen, der beispielsweise ebenfalls als Federraum einsetzbar ist. Eine Last, beispielsweise die Boje, ist vorzugsweise mit dem Zylindergehäuse verbunden, wobei dann die Zylinderstange, beispielsweise an einem Meeresgrund festgelegt ist. Mit dem hydraulischen System kann mit Vorteil die Federsteifigkeit eingestellt werden. Vorzugsweise kann mit dem System die Federsteifigkeit im Wesentlichen linear eingestellt oder an eine Linearität angenähert werden, d. h. dass sich eine Federkraft etwa linear über den Hub/Weg verändert. Dies kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass die zweiten Kolbenspeicher der Kolbenspeicherpaare auf Seiten ihres zweiten Speicherraums unterschiedliche Drücke und/oder Druckmittelmengen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, um eine etwa lineare Federsteifigkeit auszubilden, dass die ersten Kolbenspeicher der Kolbenspeicherpaare auf Seiten ihres zweiten Speicherraums unterschiedliche Drücke und/oder Druckmittelmengen aufweisen. Somit ist vorteilhafterweise vorgesehen, um etwa eine lineare Federsteifigkeit auszubilden, dass die zweiten
Speicherräume der zweiten Kolbenspeicher der Kolbenspeicherpaare unterschiedliche Gasfüllmengen aufweisen und/oder dass die Zwischenvolumen, also die zweiten
Speicherräume der ersten Kolbenspeicher der Kolbenspeicherpaare voneinander unterscheidende Ölfüllmengen haben.
Mit Vorteil kann bei dem hydraulischen System die Federsteifigkeit, also insbesondere ein Anstieg der linearen Federsteifigkeit, einstellbar sein. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass bei den Kolbenspeicherpaaren die Drücke und/oder Druckmittelmengen auf Seiten des zweiten Speicherraums der zweiten Kolbenspeicher einstellbar sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Einstellen dadurch erfolgen, dass Drücke und Druckmittelmengen auf Seiten des zweiten Speicherraums der ersten Kolbenspeicher eines jeweiligen
Kolbenspeicherpaars eingestellt werden. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich zum Einstellen der Federsteifigkeit vorgesehen sein einfach einen Druck und/oder eine
Druckmittelmenge im Zylinderraum oder Federraum des Hydrozylinders einzustellen.
Vorzugsweise werden hierbei die Kolbenspeicherpaare gemeinsam eingestellt oder eine
Einstellung erfolgt bei einem jeweiligen Kolbenspeicherpaar mit der gleichen Änderung, also beispielsweise mit der gleichen Mange von Druckmittel die beschickt oder entlassen wird. Hierbei sind die Kolbenspeicherpaare zur vereinfachten Einstellung vorzugsweise etwa gleich ausgestaltet.
Mit Vorteil kann bei dem hydraulischen System vorgesehen sein, einen Arbeitspunkt, insbesondere neben der Federsteifigkeit, durch das oder die Einstellmittel einzustellen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Federkraft des Hydrozylinders bei verschiedenen Positionen des Kolbens konstant gehalten ist oder dass die Federkraft bei einer bestimmten Position des Kolbens einstellbar ist. Die Federkraft des Hydrozylinders kann somit bei verschiedenen Positionen des Kolbens im Wesentlichen konstant gehalten werden oder die Federkraft des Hydrozylinders kann bei einer Position des Kolbens des Hydrozylinders verstellbar sein. Dieser folgt vorzugsweise durch eine entsprechende Einstellung oder Verstellung des Drucks und/oder der Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten Speicherraums des Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers oder des ersten Kolbenspeichers des jeweiligen Kolbenspeicherpaars. Alternativ oder zusätzlich kann dies erfolgen, indem eine entsprechende Einstellung oder Verstellung des Drucks und/oder der Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten Speicherraums des zweiten Kolbenspeichers oder des zweiten Kolbenspeichers eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars erfolgt.
Es ist denkbar, dass anstelle des ersten und/oder zweiten äußerst robusten Kolbenspeichers beispielsweise ein Blasenspeicher oder Membranspeicher vorgesehen ist, wobei dann anstelle eine Kolbens als Trennelement eine Blase oder eine Membran dient.
Vorteilhafterweise ist eine Wellenenergiemaschine mit einem hydraulischen System gemäß einem oder mehrere der vorhergehenden Aspekte vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einem vereinfachten hydraulischen Schaltplan ein hydraulisches System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 bis 4 jeweils beispielhaft eine Federkennlinie des hydraulisches Systems aus Figur 1 und
Fig. 5 in einem vereinfachten hydraulischen Schaltplan ein hydraulisches System gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß Figur 1 ist ein hydraulisches System 1 dargestellt, dass für eine
Wellenenergiemaschine eingesetzt ist. Dieses hat einen Hydrozylinder 2, der als
Mehrflächenzylinder ausgebildet ist. Der Hydrozylinder 2 wird hier zum einen als Teil einer „hydraulischen Feder" und zum anderen zur Energiegewinnung eingesetzt. Der Zylinder 2 hat ein Zylindergehäuse 4, das mit einer nicht dargestellten Unterwasserboje verbunden ist. Diese führt zusammen mit dem Zylindergehäuse 4 oszillierende Bewegungen aufgrund eines Wellengangs aus. Im Zylindergehäuse 4 ist ein Kolben 6 gleitend geführt. Von diesem aus erstreckt sich in einer Richtung weg von einer nicht dargestellten Boje eine Kolbenstange 8, die über Befestigungsmittel 10 beispielsweise mit einem Meeresboden verbunden ist. Die Kolbenstange 8 ist etwa hohlzylindrisch ausgestaltet und durchsetzt einen Zylinderdeckel 12 des Zylindergehäuses 4. Ein auskragendes Ende der Kolbenstange 8 ist hierbei
verschlossen. Innerhalb des Zylindergehäuses 4 begrenzt die Kolbenstange 8 zusammen mit dem Kolben 6 einen äußeren ringförmigen Zylinderraum 14 oder Federraum und einen davon getrennten inneren ringförmigen Zylinderraum 16. Mit seinem auskragenden Teil begrenzt die Kolbenstange 8 einen weiteren Zylinderraum 18. Des Weiteren begrenzt der Kolben 6 mit seiner von der Kolbenstange 8 wegweisenden Seite einen Zylinderraum 20. Der äußere Zylinderraum 14 wird für die hydraulische Feder eingesetzt. Des Weiteren ist denkbar, dass der obere Zylinderraum 20 ebenfalls für eine hydraulische Feder vorgesehen wird. Der Zylinderraum 16 und/oder der Zylinderraum 18 ist/sind zur Dämpfung und/oder zur Energierückgewinnung eingesetzt. Hierfür ist/sind der Zylinderraum 16 und/oder der Zylinderraum 18 unter anderem mit einer Hydromaschine 22 verbindbar, was in Figur 1 schematisch durch eine Strichlinie dargestellt ist. Der äußere Zylinderraum 14 ist über einen Strömungspfad 24 mit einem ersten
Kolbenspeicher 26 verbunden. Dieser hat einen Kolben 28, der einen ersten Speicherraum 30 von einem zweiten Speicherraum 32 trennt. Der erste Speicherraum 30 ist hierbei über den Strömungspfad 24 mit dem äußeren Zylinderraum 14 verbunden. Der zweite
Speicherraum 32 wiederum ist über einen Strömungspfad 34 mit einem zweiten
Kolbenspeicher 36 verbunden. Dieser hat ebenfalls einen Kolben 38 der einen ersten
Speicherraum 40 von einem zweiten Speicherraum 42 trennt. Der erste Speicherraum 40 ist dabei mit dem zweiten Speicherraum 32 des ersten Kolbenspeichers 26 fluidisch verbunden. Der zweite Speicherraum 42 des zweiten Kolbenspeichers 36 ist über einen Strömungspfad 44 mit einem Speicher 46 verbunden. Auf Seiten des zweiten Speicherraums 42 ist als Fluid ein Gas vorgesehen. Für die anderen Speicherräume 40, 32, 30 mit den weiteren angeschlossenen Elementen ist als Fluid ein Öl eingesetzt. Die Kolbenspeicher 26 und 36 bilden bei dem hydraulischen System 1 ein Kolbenspeicherpaar 48. Zum Einstellen von Drücken und Druckmittelmengen in den Speicherräumen 30, 32, 40, 42 und im Zylinderraum 14 sind Einstellmittel vorgesehen. So ist der Strömungspfad 24 über ein Einstellmittel 50 in Form einer Hydromaschine und/oder in Form eines Ventils mit dem Strömungspfad 34 verbindbar. Somit ist der zweite Speicherraum 32 des ersten
Kolbenspeichers 26 und der erste Speicherraum 40 des zweiten Kolbenspeichers 36 mit dem Zylinderraum 14 fluidisch verbindbar. Des Weiteren kann der Zylinderraum 14 über den Strömungspfad 24 und einem weiteren Einstellmittel 52 in Form von einer Hydromaschine und/oder in Form eines Ventils mit einer Niederdruckseite 54 verbunden werden. Des Weiteren ist der Strömungspfad 34 über ein Einstellmittel 56 ebenfalls mit der
Niederdruckseite 54 verbindbar. Das Einstellmittel 56 ist in Form einer Hydromaschine und/oder in Form eines Ventils ausgestaltet. Für den zweiten Speicherraum 42 des zweiten Kolbenspeichers 36 kann ebenfalls ein Einstellmittel vorgesehen sein, um einen Druck und/oder eine Druckmittelmenge des Gases einzustellen, was in Figur 1 nicht gezeigt ist. Neben dem Kolbenspeicherpaar 48 können ein oder mehrere weitere Kolbenspeicherpaare 58 vorgesehen sein, was mit einer Strichlinie in Figur 1 angedeutet ist. Das zumindest eine weitere Kolbenspeicherpaar 58 ist über separate Einstellmittel entsprechend dem
Kolbenspeicherpaar 48 in das hydraulische System 1 eingebaut. So ist ein Einstellmittel vorgesehen, um eine zweiten Speicherraum eines ersten Kolbenspeichers mit dem
Zylinderraum 14 und der Niederdruckseite 54 zu verbinden. Des Weiteren kann das
Kolbenspeicherpaar 58 einen separaten Speicher mit Gas und entsprechendem
Einstellmittel aufweisen. Somit sind für das Kolbenspeicherpaar 58 oder für ein jeweiliges Kolbenspeicherpaar jeweils zwei Einstellmittel vorgesehen, um sie zum einen mit dem Zylinderraum 14 und zum anderen mit der Niederdruckseite 54 zu verbinden.
Der Zylinderraum 14 wirkt somit zusammen mit dem zumindest einem Kolbenspeicherpaar 48 als hydraulische Feder.
Die Federcharakteristik des hydraulischen Systems 1 ist durch den Zylinderraum 14 mit dem zumindest einen angeschlossenen Kolbenspeicherpaar 48 und den entsprechenden
Einstellmitteln 50, 52 und 56 unabhängig von einer Dämpfercharakteristik einstellbar. Dies ist dadurch erreicht, dass der Zylinderraum 14 fluidisch von den anderen Zylinderräumen 16, 18 und 20 getrennt ist. Denkbar wäre auch für die hydraulische Feder einen separaten Hydrozylinder einzusetzen, wobei für die Energiegewinnung dann ein oder mehrere weitere Hydrozylinder vorgesehen sind.
In Figur 2 ist eine Federkennlinie für die hydraulische Feder aus Figur 1 dargestellt. Diese zeigt auf ihrer Ordinate eine Federkraft F und auf Ihrer Abszisse einen Federweg x. Mit dem hydraulischen System aus Figur 1 ist es nun ermöglicht, dass die Federkennlinie einen etwa linearen Verlauf hat. Eine Federkonstante k ist somit dann etwa konstant (k = dF/dx ~ konst.). Um einen linearen Verlauf der Federsteifigkeit zu erreichen ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Kolbenspeicherpaare 48 und 58 auf ihrer Gasseite jeweils einen unterschiedlichen Druck und/oder eine unterschiedliche Druckmittelmenge aufweisen können. Außerdem können die zumindest zwei Kolbenspeicherpaare 48 und 58 in ihren Zwischenvolumen, also beispielsweise gemäß Kolbenspeicherpaar 48 im Strömungspfad 34 und den Speicherräumen 32 und 40, unterschiedliche Drücke und/oder Druckmittelmengen aufweisen.
Gemäß Figur 3 ist in einer Federkennlinie des hydraulischen Systems 1 dargestellt, dass die Federsteifigkeit, insbesondere deren Steigung, einstellbar ist (k = dF/dx = var.). Die Federsteifigkeit ist hierbei einstellbar, indem in den Speicherräumen der zumindest zwei Kolbenspeicherpaaren 48 und 58, die miteinander verbunden sind, wie beispielsweise die Speicherräume 32 und 40, ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge eingestellt wird. Des Weiteren kann die Federsteifigkeit eingestellt werden, indem ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge im Zylinderraum 14 eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, um die Federsteifigkeit einzustellen einen Druck oder eine
Druckmittemenge der Gasseite eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars 48 und 58 einzustellen. Die Einstellung der zumindest zwei Kolbenspeicherpaare 48 und 58 erfolgt hierbei vorzugsweise mit einer etwa gleichen Druckmittelmenge und/oder einer etwa gleichen Druckänderung, insbesondere wenn die zumindest zwei Kolbenspeicherpaare 48 und 58 etwa gleich ausgestaltet sind. Gemäß Figur 4 ist gezeigt, dass ein Arbeitspunkt beeinflussbar ist. Somit kann
beispielsweise gemäß der eingezeichneten Linie 60 die Federkraft bei unterschiedlichen Verschiebungen des Kolbens 6 aus Figur 1 konstant gehalten werden. Oder die Federkraft kann gemäß der Linie 62 bei einer bestimmten Verschiebung des Kolbens 6 aus Figur 1 eingestellt werden. Gemäß Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform eines hydraulischen Systems 64 dargestellt. Diese hat für die hydraulische Feder einen separaten Hydrozylinder 66. Dieser hat einen Kolben 68 von dem aus sich eine Kolbenstange 70 erstreckt, womit es sich bei dem Hydrozylinder 66 um einen Differentialzylinder mit einseitiger Kolbenstange handelt. Ein Zylindergehäuse 72 des Hydrozylinders 66 ist hierbei mit einer nicht dargestellten Boje verbunden und über die Kolbenstange 70 ist der Hydrozylinder 66 festgelegt. Auf Seiten der Kolbenstange 70 begrenzt der Kolben 68 einen ringförmigen Zylinderraum 74. Auf seiner anderen Seite begrenzt der Kolben 68 einen Zylinderraum 76, der mit einem Hydrospeicher 78 verbunden ist.
Der Zylinderraum 74 ist mit einer Vielzahl von fluidisch parallel angeordneten
Kolbenspeicherpaaren 80 bis 88 verbunden. Ein jeweiliges Kolbenspeicherpaar 80 bis 88 hat hierbei jeweils einen ersten Kolbenspeicher 90 und einen zweiten Kolbenspeicher 92. Diese sind hierbei ebenfalls als Hydrozylinder mit einem Kolben und einer von diesem einseitig weg kragender Kolbenstange ausgestaltet. Ein erster Speicherraum 94 eines jeweiligen ersten Kolbenspeichers 90 ist über einen Strömungspfad 96 mit dem Zylinderraum 74 des Hydrozylinders 66 fluidisch verbunden. Der Strömungspfad 96 ist des Weiteren über ein Einstellmittel 98 mit einer Niederdruckseite verbindbar. Ein zweiter Speicherraum 100 des ersten Kolbenspeichers 90 und ein erster Speicherraum 102 des zweiten Kolbenspeichers 92 des ersten Kolbenspeicherpaars 80 sind ebenfalls fluidisch über einen Strömungspfad 104 direkt miteinander verbunden. Dies gilt entsprechend für die weiteren
Kolbenspeicherpaare 82 bis 88. Der Strömungspfad 104 ist über Einstellmittel 106 und 107 mit der Niederdruckseite und mit dem Strömungspfad 96 verbindbar, was in Figur 5 der Einfachheit halber nur für einen Strömungspfad 104 dargestellt ist. Ein derartiges
Einstellmittel 106 ist für alle Kolbenspeicherpaare 80 bis 88 vorgesehen. Des Weiteren sind die zweiten Speicherräume der Kolbenspeicher 92 der Kolbenspeicherpaare jeweils mit einem Speicher 108, insbesondere mit einem Gasspeicher, verbunden. Gemäß Figur 5 ist mit Strichlinien die Verbindbarkeit von zweiten Speicherräumen 109 zweier zweiter Kolbenspeicher 92 dargestellt. Die Speicherräume 109 können hierbei über ein Regelelement 110 miteinander verbunden werden. Denkbar ist zwischen allen zweiten Speicherräumen der zweiten Kolbenspeicher 92 ein Regelelement zum Verbinden vorzusehen. Das Gleiche gilt für die Ausführungsform aus Figur 1, wobei auch hier jeweils zwei zweite Speicherräume 42 über ein Regelelement miteinander verbindbar sind.
Offenbart ist ein hydraulisches System mit einer hydraulischen Feder. Diese wird gebildet durch einen Zylinderraum eines Hydrozylinders, an den zumindest ein Kolbenspeicher angeschlossen ist. Jeweils ist zumindest ein Einstellmittel zum Einstellen eines Drucks und/oder ein Druckmittelmenge des Kolbenspeichers vorgesehen. Das Einstellen erfolgt hierbei unabhängig von einer Energieentnahme einer Wellenenergiemaschine für das das hydraulische System eingesetzt ist, wobei die Energieentnahme insbesondere zur Stromgewinnung dient.
Bezuqszeichenliste
1 hydraulisches System
2 Hydrozylinder
4 Zylindergehäuse
6 Kolben
8 Kolbenstange
10 Befestigungsmittel
12 Zylinderdeckel
14 Zylinderraum
16 Zylinderraum
18 Zylinderraum
20 Zylinderraum
22 Hydromaschine
24 Strömungspfad
26 erster Kolbenspeicher
28 Kolben
30 erster Speicherraum
32 zweiter Speicherraum
34 Strömungspfad
36 zweiter Kolbenspeicher
38 Kolben
40 erster Speicherraum
42 zweiter Speicherraum
44 Strömungspfad
46 Speicher
48 Kolbenspeicherpaar
50 Einstellmittel
52 Einstellmittel
54 Niederdruckseite
56 Einstellmittel 58 Kolbenspeicherpaar
60 Linie
62 Linie
64 hydraulisches System 66 Hydrozylinder
68 Kolben
70 Kolbenstange
72 Zylindergehäuse
74 Zylinderraum
76 Zylinderraum
78 Hydrospeicher
80 bis 88 Kolbenspeicherpaar
90 erster Kolbenspeicher
92 zweiter Kolbenspeicher 94 erster Speicherraum
96 Strömungspfad
98 Einstellmittel
100 zweiter Speicherraum
102 erster Speicherraum 104 Strömungspfad
106 Einstellmittel
107 Einstellmittel
108 Speicher
109 Speicherraum
1 10 Regelelement

Claims

Ansprüche
1. Hydraulisches Systemmit einem Hydrozylinder (2), der von einer oszillierenden Kraft oder Naturkraft antreibbar ist, wobei ein von einem Kolben (6) des Hydrozylinders (4) begrenzter Zylinderraum (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (14) mit einem Speicher (26) verbunden ist, wobei ein Einstellmittel (50, 56) zum Einstellen einer Druckbeaufschlagung des Speichers (26) vorgesehen ist, wobei das Einstellen unabhängig von einer Energieentnahme einer von der oszillierenden Kraft oder Naturkraft gewinnbaren Energie ist.
2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, wobei im Hydrozylinder (2) ein weiterer Zylinderraum (16) für die Energieentnahme und/oder wobei ein weiterer
Hydrozylinder für die Energieentnahme vorgesehen ist.
3. Hydraulisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Speicher (26) als
Kolbenspeicher (26) einen Kolben (28) hat, der einen ersten Speicherraum (30) von einem zweiten Speicherraum (32) trennt, wobei der erste Speicherraum (30) mit dem Zylinderraum (14) des Hydrozylinders (2) verbunden ist, und wobei ein Druck und/oder eine Druckmittelmenge auf Seiten des ersten und/oder auf Seiten des zweiten Speicherraums (30, 32) einstellbar ist.
4. Hydraulisches System nach Anspruch 3, wobei ein weiterer zweiter Kolbenspeicher (36) mit einem Kolben (38) vorgesehen ist, der einen ersten Speicherraum (40) von einem zweiten Speicherraum (42) trennt, wobei der erste Speicherraum (40) mit dem zweiten Speicherraum (32) des ersten Kolbenspeichers (26) verbunden ist.
5. Hydraulisches System nach Anspruch 4, wobei ein Druck oder eine
Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten Speicherraums (42) des zweiten
Kolbenspeichers (36) einstellbar ist.
6. Hydraulisches System nach Anspruch 5, wobei als Fluid für den zweiten
Speicherraum (42) des zweiten Kolbenspeichers (36) ein Gas vorgesehen ist, und/oder wobei als Fluid für den ersten Speicherraum (40) des zweiten
Kolbenspeichers (36) und für die beiden Speicherräume (30, 32) des zweiten Kolbenspeichers (26) ein Öl vorgesehen ist.
7. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die beiden
Kolbenspeicher (26, 36) ein Kolbenspeicherpaar (48) bilden, wobei zumindest ein weiteres Kolbenspeicherpaar (58) mit einem ersten und zweiten Kolbenspeicher vorgesehen ist, dass fluidisch parallel zum ersten Kolbenspeicherpaar (48) angeordnet ist.
8. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der zweite
Speicherraum (32) des Kolbenspeichers (26) oder des ersten Kolbenspeichers (26) oder des ersten Kolbenspeichers (26) eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars (48, 58) über eine Hydromaschine (50) des Einstellmittels und/oder über ein Ventil (50) des Einstellmittels mit dem Zylinderraum (14) fluidisch verbindbar ist, und/oder wobei der zweite Speicherraum (32) des Kolbenspeichers (26) oder des ersten Kolbenspeichers (26) oder des ersten Kolbenspeichers (26) eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars (48, 58) über eine Hydromaschine (56) des Einstellmittels und/oder über ein Ventil (56) des Einstellmittels mit einer Niederdruckseite (54) fluidisch verbindbar ist.
9. Hydraulisches System nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zweiten Speicherräume (109) der Kolbenspeicherpaare über ein Regelelement (110) verbindbar sind.
10. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Zylinderraum (14) des Hydrozylinders (2) über eine Hydromaschine (52) des
Einstellmittels und/oder über ein Ventil (52) des Einstellmittels mit einer/der
Niederdruckseite (54) fluidisch verbindbar ist.
11. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei zum Bereitstellen einer etwa linearen Federsteifigkeit des Hydrozylinders (2) die zweiten
Kolbenspeicher (36) von zumindest zwei Kolbenspeicherpaaren (48, 58) auf Seiten ihres zweiten Speicherraums (42) mit unterschiedlichen Drücken und/oder
Druckmittelmengen einstellbar sind.
12. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei zum Bereitstellen einer etwa linearen Federsteifigkeit des Hydrozylinders (2) die ersten Kolbenspeicher (26) von zumindest zwei Kolbenspeicherpaaren (48, 58) auf Seiten ihres zweiten Speicherraums (32) mit unterschiedlichen Drücken und/oder unterschiedlichen
Druckmittelmengen einstellbar sind.
13. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei eine
Federsteifigkeit des Hydrozylinders (2) über den Druck und/oder die
Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten Speicherraums (32) des Kolbenspeichers (26) oder des ersten Kolbenspeichers (26) oder des ersten Kolbenspeichers (26) eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars (48, 58) einstellbar ist.
14. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei die Federsteifigkeit des Hydrozylinders (2) über den Druck und/oder die Druckmittelmenge auf Seiten des zweiten Speicherraums (42) des zweiten Kolbenspeichers (36) oder eines jeweiligen Kolbenspeicherpaars (48, 58) einstellbar ist und/oder wobei eine
Federsteifigkeit des Hydrozylinders (2) über den Druck und/oder die
Druckmittelmenge auf Seiten des Zylinderraums (14) des Hydrozylinders (2) einstellbar ist.
15. Feder- Dämpfer-Mechanismus, insbesondere Wellenenergiemaschine oder
Seegangskompensation, mit einem hydraulischen System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2017/067995 2016-08-12 2017-07-17 Hydraulisches system und feder-dämpfer-mechanismus WO2018028942A1 (de)

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