DE102014000866A1

DE102014000866A1 - Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung

Info

Publication number: DE102014000866A1
Application number: DE102014000866.5A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Furchert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-23

Abstract

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß eine Anlage entwickelt ist, welche eine kontinuierliche Auftriebskörperbewegung in flüssigen Medien (19) dadurch erzeugt, daß mittels einer mechanischen asymmetrischen endlosen Führung (11) der Volumeninhalt von flexiblen Hohlkörpern (1), (2), (5), die an einem endlosen Zugmittel (6) befestigt sind und das über in einem Gestell gelagerten Umlenkrollen (7) die Antriebskraft auf diese überträgt, in einem breiten Auftriebskanal (12) vergrößert und in einem schmalen Sinkkanal (13) verkleinert wird. Die Hohlkörper (1) sind über einen Schlauch (14) inhaltlich untereinander verbunden. Vor Inbetriebnahme der Anlage werden die flexiblen Hohlkörper (1), (2), (5) über ein Einlaßventil (21) im Schlauch (14) mit gasförmigen Medien (16) mit Überdruck entsprechend der Höhe der Flüssigkeit (19) innerhalb der Anlage gefüllt. Das in den Hohlkörpern (1) vorhandene Medium (16) hohen Druckes wird durch den Schlauch (14) in einer Prinzipvariante über funktechnisch ortssensorgesteuerten elektromagnetischen Mehrwegeventilen (21) während des Umlaufs und die dabei erzwungene Volumenänderung von den in Komprimierung befindlichen in die in Aufweitung befindlichen Hohlkörper (5) über den Druckausgleich ausgetauscht. Eine Umlenkrolle (7) ist mit einem Generator (18) zur Umwandlung der Bewegungsenergie in elektrische Energie über eine Welle (17) und eine Kupplung (22) verbunden. Die erfindungsgemäße Anlage zur Elektroenergieerzeugung ist überall anwendbar, wo flüssige Medien (19) zum Füllen von Behältern, Becken bzw. offene Gewässer vorhanden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Elektroenergieerzeugung mittels gesteuerter Auftriebskraft von volumenveränderbaren Hohlkörpern und ist überall nutzbar, wo flüssige Medien, z. B. Wasser, zum Erzeugen von Auftrieb auf Körper geringerer Dichte als die des umgebenden flüssigen Mediums vorhanden sind.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, Elektroenergie umweltfreundlich und resourcenschonend zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Anlage entwickelt wird, welche eine kontinuierliche Auftriebskraft in einer Richtung in flüssigen Medien dadurch garantiert, daß eine Steuerung der Auftriebskraft von Hohlkörpern, z. B. mittels asymmetrischer unendlicher mechanischer Führung erfolgt, indem der Volumeninhalt von bestimmten Hohlkörpern, die durch einen Schlauch gasdurchlässig verbunden sind, zur Abwärtsbewegung in einem schmalen Sinkkanal verkleinert und zur Aufwärtsbewegung in einem breiten Auftriebskanal vergrößert wird, wobei die Hohlkörper durch endlose Zugmittel, z. B. Riemen, Kette, Seil, Band derart verbunden sind, daß ihre Bewegung auf in einem Gestell gelagerte Umlenkrollen, die über eine Welle und eine Kupplung mit einem Generator zur Umwandlung der Bewegungsenergie in elektrische Energie verbunden sind, übertragen wird.
Die Hohlkörper werden vor der Inbetriebnahme der Anlage über das Einlaßventil des Schlauches mit gasförmigem Medium, z. B. Luft, überhöhten Druckes entsprechend der Wasserstandshöhe in der Anlage aus einem Druckspeicher gefüllt.
In einer Variante der Anlage wird das in den Hohlkörpervolumen vorhandene gasförmige Medium über den Schlauch und speziell über ortssensorgesteuerte elektromagnetische Mehrwegeventile bei der gesteuerten Volumenänderung von den zu komprimierenden zu den aufzuweitenden Hohlkörpern durch den Druck umgeleitet.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Elektroenergiegewinnung durch Auftriebskraft ist überall anwendbar, wo flüssige Medien zum Füllen von Behältern, Becken oder Stauanlagen sowie Fließ- und ruhenden Gewässern bis zur notwendigen Stauhöhe in der Anlage vorhanden sind.
Sie ist im Betrieb umweltfreundlich und billig, da alle Steuerungs-, Betriebs- und Wartungsenergie von der gewonnenen Elektroenergie abgezweigt wird.
Sie ist unabhängig von nuklearer, fossiler, solarer sowie strömender Wind- und Wasserenergie.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 Prinziplösung einer Anlage mit kontinuierlicher Bewegungserzeugung mittels Auftrieb von Hohlkörpern zur Elektroenergieerzeugung im Schnitt AA von 2
2 Schnitt BB von 1
3 Prinziplösung einer Anlage mit kontinuierlicher Bewegungserzeugung mittels Auftrieb von Hohlkörpern in Ballonform zur Elektroenergieerzeugung im Schnitt AA von 4
4 Schnitt BB von 3
In 1 und 2 ist zu sehen:
Im Volumen infolge Krafteinwirkung veränderbare Hohlkörper 1 aus flexiblen, gasdichten, dehn- bzw. faltbaren Verbindungsstoffen 2, die an zwei steifen Platten 3, die über ein Gelenk 4, das mit einer Führungsrolle 10 nach außen abschließt, verbunden sind, gasdicht befestigt sind und an einem endlosen Zugmittel 5, z. B. Riemen, Band oder Seil über ein weiteres Gelenk 6 lösbar verbunden sind, befinden sich in einer Flüssigkeit, z. B. Wasser (19).
Das Zugmittel 5 wird über Umlenkrollen 7, die im oberen und unteren Umlenkzentrum 8 in einem Gestell 9 gelagert sind, kraftschlüssig geführt. An den Hohlkörpern 1 werden außerdem an der gegenüber der Zugmittelbefestigung liegenden Seite Führungsrollen 10 kugel- bzw. gleitgelagert, die in einer endlosen, asymmetrisch um die Umlenkrollen 7 laufenden Führungsbahn 11 formschlüssig geführt werden. Zwischen dem Zugmittel 5 und der Führungsbahn 11 ist für die Hohlkörper 1 ein breiter Auftriebskanal 12 angeordnet, in dessen verengtem Auslauf die Hohlkörper 1 zusammengedrückt und in einen schmalen Sinkkanal 13 eingeführt werden. Der Sinkkanal 13 mündet nach der unteren Umlenkrolle 7 aufgeweitet im Auftriebskanal 12, in dem die Hohlkörper 1 wieder auseinander gezogen werden. Am Zugmittel 5 ist ein gasdichter Schlauch 14 angeordnet, der mit allen Hohlkörpern 1 gasdurchlässig verbunden ist.
Die Hohlkörper 1 werden vor der Inbetriebnahme über den Schlauch 14 durch ein Einlaßventil 27 mit Überdruck entsprechend der Wasserhöhe in der Anlage von einem Druckspeicher 24 gefüllt. Während des Umlaufs der Hohlkörper 1 wird das gasförmige Medium 16 hohen Druckes zwischen den in Zusammenpressung befindlichen und den in Aufweitung befindlichen Hohlkörpern 1 über den Druckausgleich ausgetauscht.
Die Führungsbahn 11 ist an einem Gestell 9 befestigt, in dem auch die Umlenkrollen 7 gelagert sind bildet, bzw. in Verbindung mi einem feinmaschigen umgebenden Gitter 20 eine Schutzfunktion gegen Verunreinigungen in einem offenen Gewässer oder sonstigen großen Flüssigkeitsansammlungen erfüllt.
Eine Umlenkrolle 7 ist mit einer Welle 17 verbunden, die wieder mit einem flüssigkeitsgeschützten Generator 18 über eine Kupplung 22 zur Umwandlung der Bewegungsenergie in Elektroenergie verbunden ist.
Außerdem ist in 3 und 4 eine Prinziplösung nach dem ähnlichen Verfahren wie in 1 und in 2 dargestellt, bei dem die Hohlkörper spezielle Ballons 5 sind, die ohne die Platten 3 und die Führungsrollen 10 sowie eine vereinfachte Führungsbahn gestaltet sind und die direkt von der Führungsgeometrie der asymmetrischen unendlichen Führung 11 eine Volumenverkleinerung im Auslauf des breiten Auftriebskanals 12 in Verbindung mit der Öffnung der beiden zugeordneten über Funk ortssensorgesteuerten Mehrwegeventile 21 im Schlauch 14 und einer gleichzeitigen Volumenerweiterung im Einlauf des Auftriebskanals 12 aus dem Sinkkanal 13 durch den Druckausgleich erfahren.
Die Ortssensoren 25 geben die Signale für die Öffnung der entsprechenden Kanäle der über Funk gesteuerten elektromagnetischen Mehrwegeventile 21 bis zur Schließung durch Drucksteuerung der Mehrwegeventile 21.
Bezugszeichenliste

1: Hohlkörper
2: flexible Materialien, z. B. gasdichte dehn- und faltbare Verbindungsflächen zwischen den steifen mit den Gelenken verbundenen Platten
3: Platten
4: Gelenke
5: Ballons
6: Zugmittel, z. B. Riemen, Band, Seil, Kette
7: Umlenkrollen
8: Umlenkzentren mit Lager
9: Gestell, auch als Flüssigkeitsbehälter ausgebildet
10: Führungsrollen
11: endlose asymmetrische Rollenführungsbahn um die Umlenkzentren
12: Auftriebskanal für die Hohlkörper im Zustand großen Volumens
13: Sinkkanal für die Hohlkörper im Zustand kleinen Volumens
14: gasdichter Schlauch mit Hohlkörperverbindungen und elektromagnetischen Mehrwegeventilen
15: Verbindungssteg zwischen Führungsrollen und Platten
16: gasförmiges Medium, z. B. Luft
17: Welle zum Generator
18: Generator zur Umwandlung der Bewegungsenergie in Elektroenergie
19: Flüssigkeit
20: Schutzgitter
21: elektromagnetische Mehrwegeventile
22: Kupplung
23: Abdeckung der Flüssigkeit für Behälter
24: Druckspeicher
25: Ortssensoren für die Signalgebung beim Einlauf der Ballons, z. B. optische, magnetische, induktive und kapazitive Schrankensensoren
26: Einlaßventil (elektromagnetisches Zweiwegeventil)
27: Öffnung für Zugang zum Einlaßventil
28: Verbindungsschlauch vom Hohlkörper zum Hauptschlauch
29: Feststellbremse mit Entlüftungseinrichtung
30: Hochdruckleitung mit Ventil

Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Es ist bekannt, daß eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen zur Nutzung der Auftriebskraft für die Energiegewinnung veröffentlicht worden sind, z. B. wurden mit der eigenen IKOFAX-Recherche in der Klasse DE F03 B17/04/icp über hundert einschlägige gefunden.
Als besonders naheliegend können die Angaben in DE 302 1351 Vorrichtung zur Energieerzeugung mittels Auftriebskörper, DE 102 005 038 793 A1 Energiegenerator und EP 0930433 A1 Auftriebsmotor sowie DD 149 559 Wasserkraftanlage zur Energiegewinnung durch Auftrieb gelten.
Jedoch haben die meisten vorgeschlagenen Lösungen den Nachteil, daß die Volumenänderung über Kolbenbewegungen erfolgen sollen, die keine großen Volumina ermöglichen oder keine konkreten Lösungen zu anderen Volumenänderungen darlegen. So ist in DE 10 2005 038 793 A1 nur eine „Klappe” zur Volumenverringerung angegeben.
Auch vielgestaltige Schleusen wurden vorgeschlagen, die aber alle Mängel bezüglich der Funktionsfähigkeit infolge nicht berechneter Gegenkräfte der Flüssigkeitssäulen beim Einführen der Auftriebskörper in die Auftriebsflüssigkeit besitzen oder bedeutende Wasserverluste durch die Schleuse haben, die ohne ständige Zufuhr entsprechender Wassermengen nicht funktionieren können. Außerdem sind alle Lösungen, die einen Austritt aus der Flüssigkeit vorsehen, mit gleicher Wasservolumenabnahme wie das der Auftriebskörper behaftet, der in der Austrittshöhe der Auftriebskörper ersetzt werden muß, was einem Potential des Nachfüllwassers entspricht, das auch direkt als Fallhöhe genutzt werden könnte.
Die genannten Mängel sollen durch die vorgeschlagene Lösung beseitigt werden.
Für die Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:

DE 302 1351 Vorrichtung zur Energieerzeugung mittels Auftriebskörper
DE 10 2005 038 793 A1 Energiegenerator
EP 0930433 A1 Auftriebsmotor
DD 149 559 Wasserkraftanlage zur Energieerzeugung durch Auftrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3021351 [0022, 0026]
DE 102005038793 A1 [0022, 0023, 0026]
EP 0930433 A1 [0022, 0026]
DD 149559 [0022, 0026]

Claims

Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung bestehend aus – im Volumen veränderbaren gasdichten Hohlkörpern, auch Ballons – einem endlosen Zugmittel – einer endlosen asymmetrischen Führung – Führungs- und Umlenkrollen – Lager und Gelenke – Luftschlauch mit Verbindung zu den gasdichten Hohlkörpern und elektromagnetischen Mehrwegeventilen – Ortssensoren für Signale über Funk an die elektromagnetischen Mehrwegeventile – Gestell mit einem feinmaschigen Schutzgitter, auch als Flüssigkeitsbehälter ausgebildet dadurch gekennzeichnet, daß im Volumen durch Krafteinwirkung veränderbare gasdichte Hohlkörper (1) und (2) an einem endlosen Zugmittel (5) über Gelenke (4) befestigt und über einen Schlauch (14) gasdurchlässig verbunden sind und die mit an ihnen befestigten Führungsrollen (10) in einer endlosen asymmetrischen Führungsbahn (11) um in einem Gestell (9) gelagerte Umlenkrollen (7) von einem breiten Auftriebskanal (12) in einen schmalen Sinkkanal (13) durch eine Flüssigkeit (19) geführt werden.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1) aus zwei durch Gelenke (4) verbundene korrosionsbeständigen Platten (3), die mit flexiblen Materialien (2), z. B. gasdichten, dehn- und komprimierbaren bzw. faltbaren Verbindungsstoffen gasdicht verbunden sind und die an den korrosionsbeständigen Platten (3) befestigt sind, bestehen.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1) aus einem gasdichten komprimier-, dehn- und faltbaren Ballon (5) bestehen.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die im Volumen veränderbaren gasdichten Hohlkörper (1), (2) und Ballons (5) durch einen gasdichten Schlauch (14) mit über Funk ortssensorgesteuerten elektromagnetischen Mehrwegeventile (21) lösbarverbunden sind.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß in der asymmetrischen unendlichen Führungsbahn (11) Ortssensoren (25) flüssigkeitsgeschützt angeordnet sind, die durch das Gestell (9) hindurch flüssigkeitsdicht auswechselbar sind.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (9) als Flüssigkeitsbehälter ausgebildet ist.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (9) von einem feinmaschigen Schutzgitter (20) umgeben ist.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Umlenkrollen (7) über eine Welle (17) mit einem Elektroenergie erzeugenden flüssigkeitsgeschützten Generator (18) über eine Kupplung (22) verbunden ist.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckspeicher (24) über eine Hochdruckleitung mit Ventil (30) eine Feststellbremse mit Entlüftungseinrichtung (29), die die Welle (17) mit der Umlenkrolle (7) blockiert, betätigbar ist.
Gesteuerte Auftriebskraftanlage zur Elektroenergieerzeugung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1), (2) und (3) vor Inbetriebnahme der Auftriebskraftanlage über den gasdurchlässigen Schlauch (14) und das elektromagnetische Zweiwegeventil (26) sowie die Öffnung (27) in der Abdeckung der Flüssigkeit für Behälter (23) für den Zugang zu diesem Ventil mit einem gasförmigen Medium, z. B. Luft, mit Überdruck entsprechend dem Flüssigkeitsstand in der Anlage aus dem Druckspeicher (24) gefüllt wird.