DE102022001097B3

DE102022001097B3 - Vorrichtung zur energetischen Nutzung [Nm] sowohl der Auftriebskraft [N] von Schwimmkörpern in ortsfesten Behältern als auch der Abwärtskraft [N] von getauchten Körpern in bewegungsfähigen Behältern

Info

Publication number: DE102022001097B3
Application number: DE102022001097.6A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2042-03-31

Abstract

1. Vorrichtung zur energetischen Nutzung [Nm] sowohl der Auftriebskraft [N] von Schwimmkörpern in ortsfesten Behältern als auch der Abwärtskraft [N] von getauchten Körpern in bewegungsfähigen Behältern, die alternierend mit Fluiden wie Wasser/Meerwasser gefüllt werden mit dem Ziel, wiederkehrend Antriebsenergie [Nm] bereitzustellen, die umweltneutral und global verfügbar als erneuerbare Energiequelle gelten kann.2. Wird ein Körper in eine Flüssigkeit getaucht, so wird er scheinbar leichter, denn es wirkt eine nach oben gerichtete Auftriebskraft, die im Betrag gleich der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit ist. Allgemein weniger bekannt ist, dass von einem getauchten Körper eine Abwärtskraft in den Flüssigkeitsbehälter hinein wirkt. Diese beiden Kräfte sind global verfügbar sowohl an Land (on shore) als auch auf dem Meer (off shore). Die Aufgabe war gestellt, in einer Vorrichtung wiederkehrend beide Kräfte so bereitzustellen, dass über einen Antriebskolben aufwärts die Arbeit Auftriebskraft x Weg und durch den Antriebskolben abwärts die Arbeit Abwärtskraft x Weg zur Energienutzung zur Verfügung stehen.3. Die Lösung dieser Aufgabe wurde mit einem ortsfesten Behälter außen, einem Schwimmkörper im ortsfesten Behälter außen und mit einer Doppelfunktion Schwimmkörper/bewegungsfähiger Behälter, in den hinein ein ortsfester Behälter innen ragt, ergänzt. Die sich daraus ergebenden Fluidräume werden wechselseitig mit Wasser gefüllt. Am Schwimmkörper mittig ist der Antriebskolben angebracht, der Schwungmassen antreiben kann oder doppelwirkende Hydraulikzylinder antreibt. Sowohl die Auftriebskraft als auch die Abwärtskraft sind im Betrag sehr groß. Die Kraftwege sind dagegen gering. Die in der Vorrichtung zum Einsatz kommenden Auftriebskräfte und Abwärtskräfte sind unerschöpflich.

Description

1. Eigene Erfahrungen mit Schwimmkörpern in Behältern liegen vor, was in DE 10 2021 003 648 A1 dokumentiert wird. Dort war es das Ziel, die Position des Schwimmkörpers innerhalb des Behälters auf konstanter Höhe zu lassen. Um trotzdem Arbeit, somit Kraft x Weg, leisten zu können, wird die Auftriebskraft, die wegen des Schwimmkörpers immer vorhanden ist, „schaltbar“ auf Position gehalten. Entweder durch Verbindung des Schwimmkörpers mit dem Behälter als Bezugssystem B1 oder durch Befestigung mit einer Konstruktion, die ein eigenes Bezugssystem B2 außerhalb von B1 hat. Durch Installation auf einer geneigten Ebene kann somit die Hangabtriebskraft FH des Behälters erhöht oder reduziert werden mit der Folge eines Ungleichgewichtes, das zur gegenüberliegenden geneigten Ebene mit identischem Aufbau aber neutralisierter Auftriebskraft an B1, energetisch genutzt werden kann. Der Kraftvektor, resultierend aus der Auftriebskraft, wirkt dann auf die Rollen des Bezugssystems B2, somit außerhalb von B1, und erhöht das Gesamtgewicht auf der so betrachteten geneigten Ebene.
2. Als weitere Druckschriften ergaben sich DE 42 31 638 A1 , DE 197 34 812 A1 , DE 10 2005 047 629 A1 . In DE 36 22 970 A1 ist ein Krafterzeuger beschrieben, bei dem Druckkräfte eines Schwimmkörpers bei der Abwärtsfahrt wirken, die durch Umlenkung der Druckkräfte bei der Aufwärtsfahrt nicht mehr auftreten sollen, womit nur noch Gewichtskräfte und sich daraus resultierend eine Aufwärtsfahrt der Konstruktion ergeben soll. Die im System erforderlichen Gewichte und der Umstellungsmechanismus dürften kaum lösbare technische Probleme nach sich ziehen. Die Anregungen und Erfahrungen werden gerne angenommen.
3. Die vorliegende Schrift soll einen Beitrag zur Nutzung umweltneutraler erneuerbarer Energien leisten, die überall auf der Erde vorhanden sind. Sind Fluide wie Wasser/Meerwasser vorhanden, so wirken in Ihnen Auftriebskräfte an getauchten Körpern. Die höhere Dichte von Salzwasser erhöht den Betrag der Auftriebskraft. Weitere geeignete umweltneutrale Fluide können eingesetzt werden.
4. Wegen der Zunahme des Schweredrucks mit der Flüssigkeitstiefe wirkt auf einen getauchten Körper eine vertikal nach oben gerichtete Kraft. Diese Kraft wird als Auftriebskraft [N] bezeichnet. Der Auftrieb ist so groß wie das Gewicht der durch den Körper verdrängten Flüssigkeitsmenge. Das Eigengewicht des Körpers reduziert den Betrag des Auftriebes. Ein geringes Eigengewicht des Körpers erhöht somit die Auftriebskraft.
5. Nach dem Grundsatz von „Wirkung und Gegenwirkung (actio = reactio)“ [3. Axiom von Newton) wirkt eine dem Auftrieb gleiche nach abwärts gerichtete Gegenkraft von einem getauchten Körper in das Wasser hinein, die im Rahmen dieser Patentschrift mit Abwärtskraft [N] bezeichnet wird.
6. Die zum Einsatz kommenden Körper werden entsprechend ihrer Verwendung bezeichnet. Im ortsfesten äußeren Behälter (1) befindet sich der bewegliche Körper, auch als Schwimmkörper(3) bezeichnet.
7. Die nach oben gerichtete Auftriebskraft [N] x Weg [m] des Schwimmkörpers (3) und die nach unten gerichtete Abwärtskraft [N] x Weg [m] des beweglichen Behälters (3), der vorher als Schwimmkörper bezeichnet wurde, wirken auf den Antriebskolben (3.1).
8. Damit wird als Erweiterung zu DE10 2021003 648.4 mit dieser Schrift sowohl die Nutzung der Auftriebskraft mit dem Kraftvektor aufwärts als auch mit der Auftriebs-Gewichtskraft, dem Kraftvektor abwärts, erreicht. Dafür war es erforderlich, einen zweiten Behälter einzufügen, der getaucht als Verursacher für die Auftriebs-Gewichtskraft dient und als ortsfester innerer Körper (4) bezeichnet wird. Der ortsfeste Behälter innen (4) kann als Ort für einen Wasserspeicher oder für die Installation von Technik Verwendung finden.
9. Die Steuerung der Vorrichtung:

Die Zusatzspeicher (1.1 und 4.1) und der Behälter außen (1) werden zunächst erstmalig mit Wasser gefüllt. Die Auftriebsverzögerung (8) wird überwunden und die Auftriebsarbeit [Nm] kann geleistet werden. Durch Öffnen des Ventils (V1) fließt Wasser aus dem Auftriebsraum (14) in den benachbarten Abwärtsraum (15). Das Ventil (V2) wird geschlossen und das Ventil (V4) geöffnet, während das Ventil (V3) geöffnet wird zum Abpumpen des Wassers mit der Pumpe (12). Nach Erreichen der erwünschten Füllhöhe und Freigabe durch die Abwärtsverzögerung (9) des Abwärtsraumes (15) bewegt sich der Antriebskolben (4) nach unten und leistet die Abwärtsarbeit [Nm] nach vorhergegangenem Schließen des Ventils (V4). Nun wiederholt sich die Reihenfolge nach dem Entleeren des Abwärtsraumes über das Ventil (V5) und der Pumpe (12). Und so weiter.
Stehen natürliche Wasserläufe zur Verfügung, so können sie eingebunden werden. Auch Regenwasser und Dachentwässerungen können ebenfalls einbezogen werden. Alle Maßnahmen haben das Ziel, den Fremdenergieeinsatz zu minimieren. Die Steuerung mit den Ventilen und der Pumpe kann dann vereinfacht werden.

10. Maßnahmen können ergriffen werden, um das benötigte Wasservolumen im Auftriebsraum (14) und im Abwärtsraum (15) zu minimieren. Das betrifft das Seitenwasser und besonders das Bodenwasser. Im Bodenraum können pneumatische Kissen, die über eine Schlauchleitung miteinander verbunden sind, für eine Minimierung des Wassers (Fluid) sorgen, allerdings zu Lasten der Kolbenkraft (3.1). Das Seitenwasser kann ebenfalls im Nachfließen gebremst werden, darf aber nicht den Wasserdruck einschränken.
11. Die Abstände des Schwimmkörpers (3) beziehungsweise des beweglichen Behälters (3) sind je nach Größe der Vorrichtung im ein- bis zweistelligen Zentimeterbereich zu realisieren. Daraus ist die große Kraft des Antriebskolbens ersichtlich. Bei einer Wasserverdrängung von 1 m³ stehen theoretisch 10.000 [N] und bei einer Wasserverdrängung von 10 m³ stehen theoretisch 100.000 [N] zur Verfügung. Noch größere Schwimmkörper können im maritimen Bereich konstruiert werden.
12. Während des Kolben-Arbeitsweges sollte Wasser nachgeführt werden, da sich der Bodenraum vergrößert und Wasser von den Seiten nachfließt.
Zeichnung ohne Maßstab
Die Bezugszeichen in der FIGUR bedeuten:

1: Behälter außen, ortsfest.
1.1: Zusatzspeicher für Fluid (Wasser/Meerwasser), ortsfest.
2: Fluid, Wasser, Meerwasser.
3: Schwimmkörper für Auftriebskraft oder Behälter für Abwärtskraft mit Antriebskolben (3.1).
3.1: Kolbenstange an 3, mittig durch den Schwerpunkt angebracht.
3.2: Führungsrohr mittig durch 4.
4: Behälter innen, ortsfest. Raum für weitere Technik.
4.1: Zusatzspeicher Fluid, mit 1.1 durch Überlauf verbunden.
5: Auftriebskraft F1 [N].
6: Abwärtskraft F2 [N].
7: Arbeitshub. F1 [N] × Weg [m] oder F2 [N] × Weg [m].
8: Verzögerung der Auftriebsbewegung.
9: Verzögerung der Abwärtsbewegung.
10: Eine angedeutete Anwendung: Getriebe, Schwungrad, permanenterregter Generator. Oder Hydraulikzylinder, Peltonturbine, permanenterregter Generator.
10.1: Freilauf-Zahnräder.
11: Natürlicher Wasserzufluss.
11.1: Natürlicher Wasserrückfluss.
12: Wasserpumpe: Windpumpe, Solarpumpe, etc.
14: Auftriebsraum.
15: Abwärtsraum.
F1: siehe 5.
F2: siehe 5.
V1: Ventil zwischen Auftriebsraum und Abwärtsraum zur gemeinsamen Nutzung.
V2: Ventil Wasserzufluss zum Auftriebsraum zwecks Generierung von F1 [N].
V3: Ventil um Wasser zur Pumpe 12 zu leiten.
V4: Ventil zum Abwärtsraum zwecks Generierung von F2 [N].
V5: Ventil um Wasser zur Pumpe 12 zu leiten. Druckfester Balg (oder ähnlich) erforderlich.

Claims

Vorrichtung zur energetischen Nutzung [Nm] sowohl der Auftriebskraft (5) eines Schwimmkörpers (3) in zwei ortsfesten Behältern (1, 4) als auch der Abwärtskraft (6) von dem getauchten Schwimmkörper (3), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale, dass 1) Zwischen einem ortsfesten äußeren Behälter (1) und einem ortsfesten inneren Behälter (4) der sich bewegliche Schwimmkörper (3) befindet, wobei der Schwimmkörper (3) mit einem Antriebskolben (3.1) und einer Auftriebsverzögerung (8) und einer Abwärtsverzögerung (9) verbunden ist, 2) Ein Ventil V1 zwischen einem Auftriebsraum (14) und einem Abwärtsraum (15), 3) Einem ortsfesten Zusatzspeicher (1.1), 4) Einem Ventil V2 für einen Wasserzufluss vom Zusatzspeicher (1.1) zum Auftriebsraum (14), 5) Einem weiteren Zusatzspeicher (4.1), 6) Einem Ventil V4 zwischen dem Abwärtsraum (15) und dem Zusatzspeicher (4.1), 7) Einem Fluid (2), welches zwischen dem Aufwärtsraum (14), dem Abwärtsraum (15) und den Zusatzspeichern (1.1, 4.1) zirkuliert. 8) Einem natürlichen Wasserzulauf (11), einem natürlichen Wasserrückfluss (11.1) sowie einer Pumpe (12) zur Zirkulation des Fluides (2), 9) Einem Ventil V3 zwischen dem Auftriebsraum (14) und der Pumpe (12) bzw. natürlichem Wasserrücklauf (11.1), 10) Und einem Ventil V5 zwischen dem Abwärtsraum (15) und der Pumpe (12) bzw. natürlichem Wasserrücklauf (11.1).