DE102011003099A1

DE102011003099A1 - System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie

Info

Publication number: DE102011003099A1
Application number: DE102011003099A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-07-26

Abstract

Ein System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie, weist eine Hauptkammer zum Enthalten des Fluids, eine Druckkammer, eine Rücklaufkammer und eine Kraftaufnahmeeinrichtung auf. Die Kraftaufnahmeeinrichtung ist eingerichtet ist, die auf einen Auftriebskörper in dem Fluid der Hauptkammer ausgeübte Auftriebskraft aufzunehmen und in mechanische Energie umzusetzen. Die Druckkammer weist an ihrem oberen Ende einen ersten Durchlassbereich und einen ersten Schieber auf, um in geöffnetem Zustand das Passieren eine Auftriebskörpers aus der Druckkammer in die Hauptkammer zu erlauben. Die Druckkammer weist weiter einen zweiten Durchlassbereich und einen zweiten Schieber auf, um in geöffnetem Zustand das Passieren eines Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer zu erlauben. Die Druckkammer weist einen Ablauf, um Fluid abzulassen, und einen Zulauf, um der Druckkammer Fluid zuzuführen. Der erste Schieber wird geöffnet, wenn die Druckkammer mit Fluid gefüllt ist und der zweite Schieber wird geöffnet, wenn die Druckkammer von dem Fluid entleert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie.
Die Nutzung von Wasserkraft in Wasserkraftwerken zur Gewinnung von elektrischer Energie ist in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. In Wasserkraftwerken wird die kinetische Energie fließenden Wassers, z. B. eines Flusses, oder in einem Fallrohr im Fall eines Stauwasserkraftwerks, auf eine Turbine oder ein Wasserrad übertragen und dieses in eine Drehbewegung versetzt. Diese Art der Nutzung der Wasserkraft hat den Nachteil, dass sie nicht an beliebigen Orten stattfinden kann. Flusskraftwerke, die mit einem Laufrad oder einer Turbine arbeiten, können nur dort eingesetzt werden, wo ein Fluss fließt. Andere Wasserkraftwerke werden üblicherweise ebenfalls nur dort errichtet, wo die Natur die notwendigen Voraussetzungen bietet, etwa zum Errichten einer Talsperre für einen Stausee. Zwar ist es auch möglich, etwa Speicherkraftwerke an anderen Orten zu errichten, jedoch ist dies oft mit erheblichem Aufwand verbunden.
Ebenfalls waren im Stand der Technik verschiedene Vorrichtungen und Systeme bekannt, welche auf dem Archimedischen Prinzip beruhen und in denen die Auftriebskraft auf einen Hohlkörper in Wasser verwendet wird, um mechanische Energie zu erzeugen. Derartige Vorrichtungen und Systeme versprechen den Vorteil, dass sie vergleichsweise leicht zu errichten sind, nicht auf besondere natürliche Gegebenheiten angewiesen sind und eine wirtschaftliche Nutzung der Wasserkraft auch bei kleineren Fallhöhen erlauben.
Ein System, das auf dem Archimedischen Prinzip beruht, ist aus den Druckschriften DE 85 10 493 U und DE 35 44 043 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, in der in einem Gehäusekörper eine endlose Kette dicht verschlossener Hohlkörper verläuft, die über Kammräder geführt ist, so dass ein Trum der Hohlkörperkette nach Durchtritt durch die Gehäuseöffnung innerhalb des Gehäusekörpers im Innenraum und der andere Trum nach Umlenkung oberhalb der Oberkante des Gehäusekörpers außerhalb des Gehäusekörpers verläuft, wobei im Innenraum des Gehäusekörpers im Bereich der Gehäuseöffnung eine Schleuseneinrichtung angeordnet ist, die eine die Hohlkörperkette umlenkende Kettenumlenkeinrichtung und eine den Schleuseneinrichtungsinnenraum und den Gehäuseinnenraum bei Durchtritt der Hohlkörper der Hohlkörperkette dichtend voneinander trennend ausgebildete Wassereintrittseinrichtung aufweist, und mit einem Generator, der von einem der Kammräder direkt über eine Welle oder über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wird.
Ähnliche Vorrichtungen sind auch aus den Druckschriften DE 26 06 160 A1 sowie DE 38 02 023 A1 , JP03121274A , US 1,708,807 A und EP 1 739 304 A1 bekannt.
Diese Vorrichtungen erfordern, dass Dichtungssysteme wie die Wassereintrittseinrichtung der DE 85 10 493 U vorgesehen sind, bei denen Hohlkörper der Hohlkörperkette durch das Dichtungssystem in den Innenraum des Gehäusekörpers eintreten, während gleichzeitig der Gehäusekörper dichtend abgetrennt werden soll.
Nachteilig an derartigen Lösungen ist es, dass auf solchen Dichtungssystemen der gesamte Druck der Wassersäule in dem Gehäusekörper lastet. Bekanntlich nimmt der Druck einer Wassersäule mit jedem Meter Höhe etwa 10 kPa zu. Für eine Wassersäule von z. B. 10 m lastet daher ein Druck von etwa 100 kPa oder 1 bar auf derartigen Dichtungssystemen, für höhere Wassersäulen entsprechend mehr. Dies stellt eine hohe Belastung für ein derartiges Dichtungssystem dar. Es ist daher zu erwarten, dass sich mit derartigen Dichtungssystemen eine vollständige Dichtungswirkung nicht oder nur unzureichend erzielen lässt, so dass ein ständiger Verlust an Wasser aus dem Gehäusekörper zu erwarten ist. Darüber hinaus ist ein erhöhter Verschleiß und Wartungsaufwand, bedingt auch durch das fortwährende Reiben zwischen Dichtungssystem und Hohlkörpern, zu erwarten. Dies lässt einen Einsatz derartiger Vorrichtungen insbesondere für größere und größte Systeme ungeeignet erscheinen, bei denen relativ große Hohlkörper, z. B. mit Volumen von 1 m³ oder mehr, und/oder relativ hohe Wassersäulen, z. B. 10 m, 20 m oder mehr, verwendet werden. Diese Vorrichtungen erscheinen daher für einen kommerziell interessanten Einsatz mit Leistungen im Bereich auch von größer 5 kW ungeeignet. Die Reibung zwischen Dichtungssystem und hindurchtretendem Hohlkörper führt ebenfalls dazu, dass Reibungsenergie verloren geht und der Wirkungsgrad sinkt.
Darüber hinaus erscheinen diese Systeme nur schlecht steuerbar. Eine Steuerung der erzeugten mechanischen oder elektrischen Leistung scheint nur durch eine Änderung der Höhe der Wassersäule in dem Gehäusekörper möglich. Ein Stillsetzten der Vorrichtung, z. B. in Zeiten, in denen keine mechanische oder elektrische Energie benötigt wird, scheint das mechanische Blockieren der Hohlkörperkette zu erfordern.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie bereit zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie bereit zu stellen, das auch für höhere und höchste Leistungen geeignet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie bereit zu stellen, bei dem sich die Leistung relativ einfach steuern lässt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum betreiben eines System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie bereit zu stellen.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Umwandlung von potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie, wobei das System eine Hauptkammer zum Enthalten des Fluids, eine Druckkammer, eine Rücklaufkammer und eine Kraftaufnahmeeinrichtung aufweist; wobei die Kraftaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, die auf einen Auftriebskörper in dem Fluid der Hauptkammer ausgeübte Auftriebskraft aufzunehmen und in mechanische Energie umzusetzen; wobei die Druckkammer an ihrem oberen Ende einen ersten Durchlassbereich aufweist, der eingerichtet ist, einen Auftriebskörper passieren zu lassen, mit einem ersten Schieber, der eingerichtet ist, in geöffnetem Zustand den Durchlassbereich freizugeben und das Passieren eine Auftriebskörpers aus der Druckkammer in die Hauptkammer zu erlauben, und in geschlossenem Zustand die Druckkammer von der Hauptkammer zu trennen, wobei die Druckkammer weiter einen zweiten Durchlassbereich aufweist, der eingerichtet ist, einen Auftriebskörper aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer passieren zu lassen, mit einem zweiten Schieber, der eingerichtet ist, in geöffnetem Zustand das Passieren eines Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer zu erlauben und in geschlossenem Zustand die Druckkammer von der Rücklaufkammer zu trennen, wobei die Druckkammer ferner einen mit einem Ablaufventil verbundenen Ablauf aufweist, wobei bei geöffnetem Ablaufventil sich in der Druckkammer befindliches Fluid abgelassen werden kann, und wobei die Druckkammer ferner einen mit einem Zulaufventil verbundenen Zulauf aufweist, wobei bei geöffnetem Zulaufventil Fluid in die Druckkammer zugeführt werden kann.
Bevorzugt weist das System ferner Steuermittel auf, die eingerichtet sind, den ersten Schieber, den zweiten Schieber, das Ablaufventil und das Zulaufventil zu steuern, derart, dass bei geschlossenem ersten und zweiten Schieber das Zulaufventil geöffnet wird, bis die Druckkammer mit Fluid gefüllt ist, bei geschlossenem zweiten Schieber und mit Fluid gefüllter Druckkammer der erste Schieber geöffnet wird, um einen in der Druckkammer befindlichen Auftriebskörper in die Hauptkammer passieren zu lassen, nach dem Passieren des Auftriebskörpers aus der Druckkammer in die Hauptkammer der erste Schieber geschlossen wird und danach das Ablaufventil geöffnet wird, um das sich in der Druckkammer befindliche Fluid abzulassen, nach dem Ablassen des Fluids der zweite Schieber geöffnet wird, um das Passieren eines Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer zu erlauben, nach dem Passieren des Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer der zweite Schieber geschlossen wird und danach das Zulaufventil geöffnet wird, bis die Druckkammer mit Fluid gefüllt ist.
Das System kann auch eine Energieumwandlungseinrichtung zum Umwandeln der mechanischen in elektrische Energie aufweisen.
In dem System kann die Druckkammer unterhalb oder innerhalb der Hauptkammer angeordnet sein.
Bevorzugt steht der Zulauf der Druckkammer mit der Hauptkammer in Verbindung. Das Zulaufventil kann als Druckausgleichsventil ausgebildet sein.
Das System kann ferner einen ersten Drucksensor, der eingerichtet ist, einen Druck des Fluids in der Hauptkammer im Bereich des ersten Schiebers zu messen, und einen zweiten Drucksensor aufweisen, der eingerichtet ist, einen Druck des Fluids in der Druckkammer zu messen, wobei bevorzugt die Öffnung des ersten Schiebers erfolgt, nachdem bestimmt wurde, dass der von dem zweiten Drucksensor gemessene Druck im Wesentlichen dem von dem ersten Drucksensor gemessenen Druck entspricht.
Die Kraftaufnahmeeinrichtung des Systems umfasst bevorzugt eine Vielzahl von Mitnehmerblättern, die an einer Kette oder einem Zahnriemen befestigt sind, welche um zwei Umlaufachsen oder Umlaufrädern umläuft.
In der Rücklaufkammer des Systems kann ein Sensor angeordnet sein, bevorzugt einen Radarsensor oder Ultraschallsensor, der eingerichtet ist, das Vorhandensein eines Auftriebskörpers festzustellen.
In dem System kann die Druckkammer eingerichtet sein, einen Auftriebskörper oder eine Mehrzahl von Auftriebskörpern aufzunehmen.
Der oder die Auftriebskörper können eine Dichte aufweisen, die wesentlich kleiner als die Dichte des Fluids ist, bevorzugt kleiner als 50%, 33%, 25%, 15%, 10% oder 5% der Dichte des Fluids.
Weiter bevorzugt kann das System eine Mehrzahl an Druckkammern und Rücklaufkammern aufweisen, wobei jede Druckkammer zusätzlich einen mit einem Überlaufventil verbundenen Überlauf aufweist, der mit zumindest einer anderen Druckkammer verbunden ist, wobei die Steuermittel ferner eingerichtet sind, das Überlaufventil zu öffnen und Fluid aus der Druckkammer abzulassen zur Befüllung der verbundenen Druckkammer, wobei das System besonders bevorzugt eine Mehrzahl an Hauptkammern entsprechend der Anzahl an Druckkammern aufweist.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines System zur Umwandlung von potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Schließen des ersten Schiebers; Entleeren des Fluides aus der Druckkammer; Öffnen des zweiten Schiebers, um ein Passieren zumindest eines Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer zu ermöglichen; nachdem der zumindest eine Auftriebskörper aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer passiert ist, Schließen des zweiten Schiebers; Füllen der Druckkammer mit Fluid unter Druck, bis die Druckkammer gefüllt ist; Öffnen des ersten Schiebers, um das Passieren des zumindest einen Auftriebskörpers aus der Druckkammer in die Hauptkammer zu erlauben; und Aufnehmen der auf den Auftriebskörper in dem Fluid der Hauptkammer ausgeübten Auftriebskraft zur Gewinnung mechanischer Energie und bevorzugt weiter Umwandeln der mechanischen in elektrische Energie.
Bevorzugt weist das Verfahren ferner die Schritte auf: Messen eines ersten Fluiddrucks in der Hauptkammer in einem Bereich in der Nähe des ersten Schiebers; Messen eines zweiten Fluiddrucks in der Druckkammer; und Freigeben der Öffnung des ersten Schiebers, wenn der erste Fluiddruck im Wesentlichen dem zweiten Fluiddruck entspricht.
Diese und andere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, mit Bezug auf die Zeichnungen, die zeigen:
1 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Kraftaufnahmeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Kraftaufnahmeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine weitere bevorzugte eines Systems zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt verschiedene Ausführungsformen von Auftriebskörpern gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 1 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 10 zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische Energie. Wie in der 1 dargestellt, weist das System 10 eine Hauptkammer 20, eine Druckkammer 30, eine Rücklaufkammer 40 und eine Kraftaufnahmeeinrichtung 50 auf. Auftriebskörper 60 zirkulieren im Umlauf durch die Hauptkammer 20, die Rücklaufkammer 40, die Druckkammer 30 und zurück in die Hauptkammer 20.
In der Hauptkammer 20 befindet sich ein Fluid. Das Fluid kann Wasser, salzhaltiges Wasser, Öl oder ein anderes geeignetes Fluid sein. Die Hauptkammer 20 kann röhrenförmig ausgebildet sein. Alternativ kann die Hauptkammer 20 als ein Turm, wie ein Wasserturm, oder als ein natürliches oder künstliches Becken, etwa eines Stausees, ausgebildet sein. Die Hauptkammer 20 kann nach oben offen oder geschlossen ausgebildet sein. Bevorzugt ist ein Zulauf (nicht dargestellt) zum Füllen und/oder Wiederauffüllen des Fluids in der Hauptkammer 20 vorgesehen.
Befindet sich ein Auftriebskörper 60 in der Hauptkammer 20, erfährt der Auftriebskörper 60 eine Auftriebskraft, die den Auftriebskörper 60 zu einer Bewegung nach oben treibt. Um den gewünschten Effekt des Auftriebs auf einen Auftriebskörper 60 in dem Fluid zu erzielen, muss die Dichte als die Masse des Auftriebskörpers 60 geteilt durch dessen Volumen geringer als die Dichte des Fluids sein. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die Dichte eines Auftriebskörpers 60 möglichst gering ist, um eine möglichst große Auftriebskraft auf den Auftriebskörper 60 in dem Fluid zu erzielen. In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Auftriebskörper 60 eine Dichte von weniger als 50%, 33%, 25%, 15%, 10% oder 5% der Dichte des Fluids auf.
Wie in 1 gezeigt, ist die Kraftaufnahmeeinrichtung 50 als ein Zahnriemen oder als eine Kette 51 ausgebildet, die um zwei auf Umlaufachsen angeordneten Zahnrädern 52, 53 umläuft und diese antreibt. An dem Zahnriemen oder der Kette 51 ist eine Mehrzahl von Mitnehmermitteln 54 befestigt. Die Mitnehmermittel 54 können als Schaufeln, als ein oder mehrere Stäbe oder als Gitter ausgebildet sein. Die Mitnehmermittel 54 können an dem Zahnriemen oder an der Kette 51 fest befestigt sein und sich gegen diese abstützen. Bevorzugt sind die Mitnehmermittel 54 gelenkig an der Kette oder dem Zahnriemen 51 gelenkig befestigt, derart, dass sie sich gegen die Kette abstützen, wenn ein Auftriebskörper 60 beim Aufsteigen in der Hauptkammer 20 gegen ein Mitnehmermittel 54 drückt, und dass sie sich in der gegensätzlichen Richtung zur Kette oder zum Zahnriemen hin einklappen lassen, wie in der 2 dargestellt.
Ein Auftriebskörper 60 in der Hauptkammer erfährt, wie oben beschrieben, eine Auftriebskraft, die diesen nach oben treibt. Dabei kommt er in Anschlag gegen ein Mitnehmermittel 54, wie in 1 gezeigt. Die auf den Auftriebskörper 60 wirkende Auftriebskraft wird so über das Mitnehmermittel 54 auf den Zahnriemen oder die Kette 51 übertragen, welche die Zahnräder 52, 53 antreibt. An einem oder beiden der Zahnräder 52, 53 sind Mittel (nicht dargestellt) angekoppelt, um die mechanische Bewegungsenergie des bzw. der Zahnräder 52, 53 aufzunehmen und weiter zu leiten. Bevorzugt ist weiter ein Generator (nicht dargestellt) vorgesehen, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
Wenn der Auftriebskörper 60 die Oberfläche des Fluids erreicht hat, wandert der Auftriebskörper in die Rücklaufkammer 40. Dies kann bei einer geeigneten Formgebung des Auftriebskörpers 60 selbsttätig erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, dass ein an der Oberfläche des Fluids schwimmender Auftriebskörper 60 durch einen nachfolgenden Auftriebskörper 60 und/oder ein nachfolgendes Mitnehmermittel 54 über die Oberfläche des Fluids angehoben wird, bis er in die Rücklaufkammer 40 fällt. Alternativ ist es ebenfalls möglich, Fördermittel (nicht dargestellt) wie einen hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch betätigten Stößel vorzusehen, welche einen an der Oberfläche des Fluids treibenden Auftriebskörper in die Rücklaufkammer befördern.
In der Rücklaufkammer 40 fällt der Auftriebskörper unter seinem eigenen Gewicht nach unten. Im weiteren Verlauf zirkuliert der Auftriebskörper 60 weiter durch die Druckkammer 30 und zurück in die Hauptkammer 20.
Die Druckkammer 20 verbindet die Rücklaufkammer 40 mit der Hauptkammer 20 und schließt so den Kreis, in dem ein Auftriebskörper zirkuliert. In 1 ist die Druckkammer 30 getrennt von und unterhalb der Hauptkammer 20 dargestellt. Es ist ebenfalls möglich, die Druckkammer 30 teilweise oder gänzlich in der Hauptkammer 20 anzuordnen. Letzteres ist insbesondere vorteilhaft, wenn als Hauptkammer 20 ein natürliches Wasserbecken verwendet wird, so dass keine zusätzlichen Arbeiten erforderlich sind, um die Druckkammer 30 unterhalb das natürliche Becken einzubringen.
Die Druckkammer 30 weist an ihrem oberen Ende einen ersten Durchlassbereich 31 auf, der so bemessen ist, dass ein Auftriebskörper 60 durch den ersten Durchlassbereich 31 in Richtung zur Hauptkammer 20 passieren kann. Das System 10 weist weiter einen ersten Schieber 32 auf, der eingerichtet ist, in geöffnetem Zustand den ersten Durchlassbereich 31 freizugeben und das Passieren eine Auftriebskörpers aus der Druckkammer 30 in die Hauptkammer 20 zu erlauben, und in geschlossenem Zustand die Druckkammer 30 von der Hauptkammer zu trennen. Der Schieber 32 kann als motorbetriebener Zugschieber ausgeführt sein. Alternativ kann der Schieber 32 auch hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden. Wird daher der erste Schieber 32 geöffnet, treibt der Auftriebskörper 60 durch den Durchlassbereich 31 nach oben, um in der Hauptkammer 20 die Kraftaufnahmeeinrichtung 50 anzutreiben, wie oben beschrieben, und Fluid aus der Hauptkammer 20 strömt in die Druckkammer 30, um das zuvor von dem Auftriebskörper 60 eingenommene Volumen zu füllen.
Nach dem Passieren des Auftriebskörpers durch die Durchlassöffnung 31 wird der erste Schieber 32 wieder geschlossen. Die Druckkammer 30 ist nun von der Hauptkammer 20 getrennt und es kann kein weiteres Fluid in die Druckkammer 30 nachströmen. Der erste Schieber 32 dichtet auf diese Weise die Druckkammer 30 gegenüber der Hauptkammer 20 ab.
In diesem Zustand ist die Druckkammer 30 mit Fluid gefüllt, das unter in wesentlichem gleichen Druck steht, wie das Fluid, das in der Hauptkammer 20 an dem ersten Schieber 32 ansteht. Auf den ersten Schieber 32 wirken daher von beiden Seiten, Druckkammer 20 und Hauptkammer 30, im Wesentlichen dieselben Kräfte. Dies erlaubt es, auch für einen Durchlassbereich 31 mit großem Querschnitt, beispielsweise 0,5 m², 1 m², 2 m², 5 m² oder mehr, den ersten Schieber 32 und zugehörigen Einrichtungen, Mittel wie Lager, Dichtungen, etc., so zu realisieren, dass sie einerseits eine gute Abdichtung erlauben, ohne durch einseitige Belastungen erhöhtem Verschleiß ausgesetzt zu sein.
Die Druckkammer 30 weist weiter einen zweiten Durchlassbereich 33 auf, der eingerichtet ist, einen Auftriebskörper 60 aus der Rücklaufkammer 40 in die Druckkammer 30 passieren zu lassen. Das System weist ferner einen zweiten Schieber 34 auf, der eingerichtet ist, in geöffnetem Zustand das Passieren eines Auftriebskörpers 60 aus der Rücklaufkammer 40 in die Druckkammer zu erlauben und in geschlossenem Zustand die Druckkammer 30 von der Rücklaufkammer 40 zu trennen. Der Schieber 34 kann als motorbetriebener Zugschieber ausgeführt sein. Alternativ kann der Schieber 34 auch hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden. So kann bei geschlossenem zweiten Schieber 34 kein sich in der Druckkammer 30 befindliches Fluid in die Rücklaufkammer 40 strömen.
Um einen Auftriebskörper 60 aus der Rücklaufkammer 40 in die Druckkammer 30 wandern zu lassen, wird zunächst Fluid aus der Druckkammer 30 abgelassen. Zu diesem Zweck weist die Druckkammer 30 ein mit einem Ablaufventil 72 verbundenen Ablauf 71 auf. Das Ablaufventil 72 kann elektromotorisch oder pneumatisch betätigt werden. Um das Ablassen des Fluids zu unterstützen, kann zusätzlich eine Belüftung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die vorzugsweise mit dem Ablaufventil 72 geöffnet und geschlossen wird. Der Ablauf kann in ein natürliches Gewässer, wie in einen Fluss, münden. Alternativ ist es ebenfalls möglich, eine Auffangkammer (nicht dargestellt) vorzusehen, um ablaufendes Fluid für eine spätere Verwendung zu sammeln.
Nachdem das Fluid in der Druckkammer 30 abgelassen wurde, wird der zweite Schieber 34 geöffnet. Es kann nun ein Auftriebskörper 60 aus der Rücklaufkammer 40 durch den Durchlassbereich 31 in die Druckkammer 30 passieren. Dabei ist es ebenfalls möglich, zusätzlich Fördermittel (nicht dargestellt) wie einen hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch betätigten Stößel vorzusehen, welche einen Auftriebskörper 60 in die Druckkammer 30 befördern.
Nachdem sich in der Druckkammer 30 wieder ein Auftriebskörper 60 befindet, wird der zweite Schieber 34 wieder geschlossen. Es wird nun ein Zulaufventil 74 geöffnet, um über einen damit verbundenen Zulauf 73 die Druckkammer wieder mit Fluid zu füllen. Das Fluid steht dabei bevorzugt unter Druck, wobei besonders bevorzugt das Fluid unter im Wesentlichen dem Druck steht, mit dem Fluid in der Hauptkammer 20 am ersten Schieber 32 ansteht. Dies kann vorteilhaft erreicht werden, wenn das Zulaufventil 74 und der Zulauf 73 als Teil eines Überlaufes ausgebildet sind, der mit einem Bereich der Hauptkammer 20 im Wesentlichen in der Nähe oder auf Höhe des ersten Schiebers 32, oder auf einer tiefer gelegenen Höhe, verbunden ist. Bevorzugt ist dabei das Zulaufventil 74 als Druckausgleichsventil ausgebildet. Das Zulaufventil 74 kann elektromotorisch oder pneumatisch betätigt werden. Um das Füllen der Druckkammer 30 mit Fluids zu unterstützen, kann zusätzlich eine Entlüftung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die vorzugsweise entsprechend dem Öffnen und Schließen des Zulaufventils 74 geöffnet und geschlossen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform können, wie in 1 dargestellt, zusätzlich ein erster Drucksensor 81 zur Messung des Fluiddrucks in der Hauptkammer, bevorzugt in der Nähe oder auf Höhe des ersten Schiebers 32, und ein zweiter Drucksensor 82 zur Messung des Fluiddrucks in der Druckkammer 30 vorgesehen sein. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, das Zulaufventil 72 so zu steuern, dass der gewünschte Druck in der Druckkammer 30 erreicht wird. Ebenfalls ist es möglich, das Öffnen des ersten Schiebers 32 nur zu erlauben, wenn der in der Druckkammer 30 gemessene Druck einem vorgegebenem Druck und/oder dem von dem ersten Drucksensor 81 in der Hauptkammer 20 gemessenem Druck entspricht.
Es befindet sich nun in der Druckkammer 30 ein Aufstiegskörper 60, wobei der verbleibende Innenraum der Druckkammer 30 mit Fluid unter Druck gefüllt ist. Die an dem ersten Schieber 32 anstehend Drücke von Fluid in der Hauptkammer 20 und Fluid in der Druckkammer 30 heben sich so im Wesentlichen auf. Es ist daher möglich, den ersten Schieber 32 zu öffnen, ohne dass die Dichtungen, Führungen und/oder Lager des bzw. für den ersten Schieber 32 eine Bewegung unter großer einseitiger Belastung unterliegen, was zu erhöhtem Verschleiß führen würde. Wird der erste Schieber 32 geöffnet, passiert der Auftriebskörper 60 in die Hauptkammer 20, wie oben beschrieben, und das Zirkulieren des Auftriebskörpers 60 durch das System 10, wie oben beschrieben, beginnt erneut.
Die Auftriebskörper 60 können Hohlkörper sein, die aus Eisen, Kunststoffen, Glasfasermaterialien, Kohlefasermaterialien oder aus anderen geeigneten Werkstoffen, oder Kombinationen davon, gebildet sind. Alternativ können die Auftriebskörper 60 auch aus einem leichten Vollmaterial, wie etwa Kunststoffen oder Schaumstoffen gebildet sein. Die Auftriebskörper können würfelförmig, rechteckig, kugelförmig, kreisförmig, zylinderförmig, rhombisch oder elipsoid ausgebildet sind, wie in der 5 dargestellt.
Mit Bezug wieder auf die 1, wie oben beschrieben, kann die Druckkammer 30 einen Auftriebskörper 60 aufnehmen. Es ist ebenfalls möglich, dass die Druckkammer 30 und/oder die Auftriebskörper 60 so bemessen sind, dass die Druckkammer 30 gleichzeitig mehrere Auftriebskörper 60, beispielsweise 2, 3, 5, 10, 25, 50 oder mehr, aufnehmen kann. Beispielsweise können als Auftriebskörper 60 Tischtennisbälle verwendet werden. Mit jedem Zyklus des Befüllens und Entleeren der Druckkammer 30 wird dabei die in der Druckkammer 30 enthaltene Anzahl an Auftriebskörpern 60 in die Hauptkammer 20 passieren gelassen und eine entsprechende Anzahl an Auftriebskörpern 60 wieder aus der Rücklaufkammer 40 in die Druckkammer 30 passieren gelassen. Dazu kann das System 10 bevorzugt einen Sensor 84, wie einen Radarsensor, Ultraschallsensor oder eine Lichtschranke aufweisen, der in der Rücklaufkammer 40 angeordnet ist und der eingerichtet ist, das Vorhandensein eines Auftriebskörpers 60 zu erkennen. Mit diesem Sensor 84 ist es möglich, den zweiten Schieber 34 nur zu öffnen, wenn ein Auftriebskörper 60 erkannt wurde. Mit diesem Sensor 84 ist es ebenfalls möglich, zu erfassen, ob ein Auftriebskörper 60 den Sensor 84 passiert hat, um zum Beispiel eine Anzahl von Auftriebskörpern 60 zu zählen. Um die Druckkammer 30 mit einer vorgegebenen Anzahl an Auftriebskörpern 60 zu befüllen, wird die Anzahl von Auftriebskörpern 60, die den Sensor 84 passieren, gezählt. Ist die vorgegebene Anzahl erreicht, wird der zweite Schieber 34 wieder geschlossen.
Zur Einlasskontrolle und/oder zur Vereinzelung von Auftriebskörpern 60 in der Rücklaufkammer kann ferner eine automatische Haltebarriere 86 vorgesehen sein, in der 1 durch einen motorbetätigten Stößel versinnbildlicht.
Wie vorstehend beschrieben, steigt ein Auftriebskörper 60 in der Hauptkammer 20 auf und treibt dabei die Kraftaufnahmeeinrichtung an. Die so verrichtetet mechanische Arbeit entspricht dem Produkt aus der Auftriebskraft des Auftriebskörpers 60, mit der dieser gegen die Mitnehmermittel drückt, und der Strecke, um die der Auftriebskörper 60 die Mitnehmermittel bewegt und so die Kraftaufnahmeeinrichtung antreibt. Gleichzeitig wird für jeden Zyklus, in dem ein Auftriebskörper 60 auf diese Weise mechanische Arbeit verrichtet, der Hauptkammer 20 eine Menge an Fluid entsprechend dem Innenvolumen der Druckkammer 30 entnommen und so die potentielle Energie des Fluids in der Hauptkammer 20 verringert. Auf diese Weise findet eine Umwandlung von potentieller Energie des Fluids in der Hauptkammer in mechanische Energie statt, oder auch in elektrische Energie, wenn zusätzlich ein Generator Verwendung findet.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Systems zu erzielen, ist es daher wünschenswert, dass das Innenvolumen der Druckkammer 30 im Vergleich mm Volumen des Auftriebskörpers nur wenig Übermaß aufweist. Bevorzugt ist das Innenvolumen der Druckkammer weniger als 20%, 15%, 10%, 7%, besonders bevorzugt weniger als 5% größer als das Volumen des Auftriebskörpers 60. In einer Ausführungsform sind die Auftriebskörper 60 daher würfelförmig oder rechteckförmig ausgebildet, mit einem Volumen von 1 m³, 2 m³, 5 m³ oder mehr. Wenn der Auftriebskörper 60 ein Würfel mit einem Volumen von 1 m³ ist, mit einer Kantenlänge von entsprechend 1 m, dann kann die Druckkammer 30 mit einem ebenfalls würfelförmigen Innenraum ausgebildet sein, wobei die Kantenlängen des Innenraumes beispielsweise 1,04 m betragen. Auf diese Weise steht ein Übermaß von 2 cm zu jeder Seite des würfelförmigen Auftriebskörpers 60 zur Verfügung, das es erlaubt, den Auftriebskörper 60 hinreichend leicht in die Druckkammer 30 zu befördern. In diesem Fall können die Schieber 32, 34 zwei Seiten der würfelförmigen Druckkammer 30 darstellen. In diesem Fall hat die Druckkammer ein Innenvolumen von 1,12 m³, und es wird mit jedem Zyklus nur 12% des Volumens des Auftriebskörpers als überschüssiges Fluid im Innenraum verloren, ohne nutzbringend in mechanische Arbeit umgewandelt zu werden. Wenn durch präzise Fertigung und Führung ein Übermaß zu jeder Seite auf 1 cm verringert werden kann, verringert sich dies auf etwa 3%.
In der 1 ist die Kraftaufnahmeeinrichtung 50 als eine Kette oder ein Zahnriemen 51 dargestellt, an der eine Mehrzahl von Mitnehmerelementen 54 befestigt ist. Alternativ ist es auch möglich, eine Kraftaufnahmeeinrichtung 90 zu verwenden, die schematisch in der 3 dargestellt ist Wie die 3 zeigt, umfasst die Kraftaufnahmeeinrichtung 90 dieser Ausführungsform eine Aufnahmeplatte 91. Der Auftriebskörper 60 stößt beim Auftreiben gegen die Aufnahmeplatte 91 an und übt auf diese eine nach oben gerichtete Kraft aus. Die Aufnahmeplatte 91 ist mit einer Stange 92 verbunden. Die Stange 92 ist durch eine Lagerung (nicht dargestellt) gehalten und gelagert, so dass sie eine Bewegung in senkrechter Richtung ausführt. Über Gelenke und ein Pleuel 94 ist die Stange 92 mit einer Kurbelscheibe 93 verbunden, die zu einer Drehung in Richtung des Pfeils angetrieben wird. Das Pleuel 94 kann in einer weiter bevorzugten Ausführungsform ein Knickpleuel sein. Wenn der Auftriebskörper 60 die Oberfläche des Fluids erreicht, erreicht die Kraftaufnahmeeinrichtung 90 im Wesentlichen den oberen Totpunkt. Durch die Masse und Trägheit der Kurbelscheibe 93 bewegt sich diese weiter bis zum und über den oberen Totpunkt hinaus, wodurch die Aufnahmeplatte 91 von dem Auftriebskörper 91 abgehoben wird. Es ist nun möglich, den Auftriebskörper, beispielsweise mit einer Fördereinrichtung wie vorstehend beschrieben in die Rücklaufkammer zu befördern. Mit der weiteren Drehung der Kurbelscheibe 93 wird die Aufnahmeplatte wieder abgesenkt. Durch ihr eigenes Gewicht sinkt die Aufnahmeplatte 91 bis zur Stellung entsprechend dem unteren Totpunkt der Kraftaufnahmeeinrichtung 90 in einer Position über und in der Nähe des ersten Schiebers 32. Der erste Schieber 32 kann nun geöffnet werden, um einen weiteren Auftriebskörper 60 aus der Druckkammer 30 in die Hauptkammer 20 passieren zu lassen wie beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, in einem System mehrere Druckkammern 30 vorzusehen, wie in der 4 dargestellt. In dem System 10 der 4 sind drei Druckkammern 30 und drei Hauptkammern 20 bereitgestellt Alternativ ist es ebenso möglich, dass die drei Druckkammern mit einer gemeinsamen Hauptkammer 20 in Verbindung stehen. Auf diese Weise ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, die Leistung des Systems zu skalieren und die Umwandlung von potentieller Energie des Fluids in mechanische Energie zu verstetigen. Wie in 4 dargestellt, können sich die einzelnen Teilsysteme in einem jeweils unterschiedlichen Zustand befinden. Während in der mittig gezeigten Hauptkammer die Phase des Auftriebs noch am Anfang ist, ist diese in der links gezeigten Hauptkammer beinahe beendet. Die Hauptkammern ähneln auf diese Weise den Zylindern eines Verbrennungsmotors.
Wie in der 4 weiter dargestellt, ist es dabei vorteilhaft, dass zwischen verschiedenen Druckkammern eine fluide Verbindung hergestellt werden kann, etwa in Form eines mit einem Überlaufventil (nicht dargestellt) versehenen Überlaufs 100, der als ein Pfeil dargestellt ist, wobei jede Druckkammer mittels eines Überlaufs mit zumindest einer anderen Druckkammer verbunden ist. Wenn nach dem Schließen des ersten Schiebers 32 (vgl. 1) das Fluid in einer Druckkammer abgelassen werden muss, kann zuerst das Überlaufventil geöffnet und über den entsprechenden Überlauf 100 eine andere Druckkammer teilweise mit Fluid gefüllt werden, die sich vor der Phase des Befüllens mit Fluid befindet. Auf diese Weise kann ein Teil des Fluids in der Druckkammer weiter verwendet werden, und allein der in der Druckkammer verbleibende Rest des Fluids braucht über den Ablauf 71 (vgl. 1) abgelassen werden. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Systems weiter verbessert werden.
Dabei erlaubt das in 4 gezeigte System mit mehreren Druckkammern 30 auch einen Betrieb, in dem nur ein Teil der Druckkammern 30 und zugehörigen Hauptkammern 20 verwendet wird, um mechanische und/oder elektrische Energie zu erzeugen. Auf diese Weise lässt sich das System auf verbesserte Weise steuern und unterschiedlichen gewünschten und veränderlichen Leistungprofilen anpassen.
Das System kann eine Steuerung (nicht dargestellt) aufweisen, welche den Betrieb eines Teils oder aller der verstellbaren Elemente des Systems steuert, wie den ersten Schieber 32, den zweiten Schieber 34, das Zulaufventil 74, das Ablaufventil 72, die Haltebarriere 86, und/oder Fördereinrichtungen. Die Steuerung kann auch Signale und Messwerte von den Sensoren empfangen, wie dem ersten Drucksensor 81, dem zweiten Drucksensor 82 und/oder dem Sensor 84.
Mit der Steuerung kann der Betrieb des Systems gesteuert werden. So kann die Steuerng nach einem einfachen Steuerprinzip den ersten Schieber 32 in vorgegebenen Zeitabständen steuern, um jeweils einen Auftriebskörper 60 in die Hauptkammer 20 passieren zu lassen. Durch ein verlängern oder verkürzen des Zeitabstandes kann die Steuerung festlegen, wie viele Auftriebskörper 60 pro Zeiteinheit durch den Auftrieb in der Hauptkammer mechanische Arbeit verrichten und so über die Kraftaufnahmeeinrichtung zur Erzeugung von mechanischer Arbeit beitragen. So kann die Steuerung einen weiteren Auftriebskörper 60 in die Hauptkammer aufsteigen lassen, jedes Mal wenn eine Mitnehmereinrichtung 51 in der Nähe des ersten Schiebers 32 passiert. In anderen Einstellungen kann die Steuerung dies bei jeder zweiten, dritten, vierten usw. Mitnehmereinrichtung 51 tun. Auf diese Weise kann die von dem System erzeugte mechanische und/oder elektrische Leistung verändert werden.
Mit einem Winkelsensor (nicht dargestellt), der an der Kurvenscheibe 93 angebracht ist, kann die Steuerung ebenfalls die Stellung der Aufnahmeplatte 91 der Kraftaufnahmeeinrichtung 90 (vgl. 2) feststellen, um so sicher zu stellen, dass bei erreichen des unteren Totpunkts ein weiterer Auftriebskörper 60 in die Hauptkammer 20 eintritt.
Ist das System so ausgelegt, dass eine Vielzahl von Auftriebskörpern 60 gleichzeitig in die Druckkammer 30 aufgenommen werden können, so kann die Steuerung, unter Verwendung des Sensors 84 und der Haltebarriere 86 dafür sorgen, dass jeweils eine vorgegebene Anzahl an Auftriebskörpern 60 aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer gelangt. Die vorgegebene Anzahl kann von der Steuerung in Abhängigkeit von einer gewünschten Sollleistung des Systems vermindert oder erhöht werden. Auf diese Weise kann mit der Steuerung die pro Zyklus erzeugte Energie verändert und angepasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 8510493 U [0004, 0006]
DE 3544043 A1 [0004]
DE 2606160 A1 [0005]
DE 3802023 A1 [0005]
JP 03121274 A [0005]
US 1708807 A [0005]
EP 1739304 A1 [0005]

Claims

System zur Umwandlung potentieller Energie eines Fluids in mechanische und/oder elektrische Energie, wobei das System eine Hauptkammer zum Enthalten des Fluids, eine Druckkammer, eine Rücklaufkammer und eine Kraftaufnahmeeinrichtung aufweist; wobei die Kraftaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, die auf einen Auftriebskörper in dem Fluid der Hauptkammer ausgeübte Auftriebskraft aufzunehmen und in mechanische Energie umzusetzen; wobei die Druckkammer an ihrem oberen Ende einen ersten Durchlassbereich aufweist, der eingerichtet ist, einen Auftriebskörper passieren zu lassen, mit einem ersten Schieber, der eingerichtet ist, in geöffnetem Zustand den Durchlassbereich freizugeben und das Passieren eine Auftriebskörpers aus der Druckkammer in die Hauptkammer zu erlauben, und in geschlossenem Zustand die Druckkammer von der Hauptkammer zu trennen, wobei die Druckkammer weiter einen zweiten Durchlassbereich aufweist, der eingerichtet ist, einen Auftriebskörper aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer passieren zu lassen, mit einem zweiten Schieber, der eingerichtet ist, in geöffnetem Zustand das Passieren eines Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer zu erlauben und in geschlossenem Zustand die Druckkammer von der Rücklaufkammer zu trennen, wobei die Druckkammer ferner einen mit einem Ablaufventil verbundenen Ablauf aufweist, wobei bei geöffnetem Ablaufventil sich in der Druckkammer befindliches Fluid abgelassen werden kann, und wobei die Druckkammer ferner einen mit einem Zulaufventil verbundenen Zulauf aufweist, wobei bei geöffnetem Zulaufventil Fluid in die Druckkammer zugeführt werden kann.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend Steuermittel, die eingerichtet sind, den ersten Schieber, den zweiten Schieber, das Ablaufventil und das Zulaufventil zu steuern, derart, dass bei geschlossenem ersten und zweiten Schieber das Zulaufventil geöffnet wird, bis die Druckkammer mit Fluid gefüllt ist, bei geschlossenem zweiten Schieber und mit Fluid gefüllter Druckkammer der erste Schieber geöffnet wird, um einen in der Druckkammer befindlichen Auftriebskörper in die Hauptkammer passieren zu lassen, nach dem Passieren des Auftriebskörpers aus der Druckkammer in die Hauptkammer der erste Schieber geschlossen wird und danach das Ablaufventil geöffnet wird, um das sich in der Druckkammer befindliche Fluid abzulassen, nach dem Ablassen des Fluids der zweite Schieber geöffnet wird, um das Passieren eines Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer zu erlauben, nach dem Passieren des Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer der zweite Schieber geschlossen wird und danach das Zulaufventil geöffnet wird, bis die Druckkammer mit Fluid gefüllt ist.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Energieumwandlungseinrichtung zum Umwandeln der mechanischen in elektrische Energie.
System nach Anspruch 1, wobei die Druckkammer unterhalb oder innerhalb der Hauptkammer angeordnet ist,
System nach Anspruch 1, wobei der Zulauf der Druckkammer mit der Hauptkammer in Verbindung steht und das Zulaufventil als Druckausgleichsventil ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen ersten Drucksensor, der eingerichtet ist, einen Druck des Fluids in der Hauptkammer im Bereich des ersten Schiebers zu messen, und einen zweiten Drucksensor, der eingerichtet ist, einen Druck des Fluids in der Druckkammer zu messen, wobei das System so eingerichtet ist, dass die Öffnung des ersten Schiebers erfolgt, nachdem bestimmt wurde, dass der von dem zweiten Drucksensor gemessene Druck im Wesentlichen dem von dem ersten Drucksensor gemessenen Druck entspricht.
System nach Anspruch 1, wobei die Kraftaufnahmeeinrichtung eine Vielzahl von Mitnehmerblättern umfasst, die an einer Kette oder einem Zahnriemen befestigt sind, welche um zwei Umlaufachsen oder Umlaufrädern umläuft.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen in der Rücklaufkammer angeordneten Sensor, bevorzugt einen Radarsensor, der eingerichtet ist, das Vorhandensein eines Auftriebskörpers festzustellen.
System nach Anspruch 1, worin die Druckkammer eingerichtet ist, einen Auftriebskörper oder eine Mehrzahl von Auftriebskörpern aufzunehmen.
System nach Anspruch 1, worin der Auftriebskörper eine Dichte aufweist, die wesentlich kleiner als die Dichte des Fluids ist, bevorzugt kleiner als 50%, 33%, 25%, 15%, 10% oder 5% der Dichte des Fluids.
System nach Anspruch 1, wobei das System eine Mehrzahl an Druckkammern und Rücklaufkammern aufweist, wobei jede Druckkammer zusätzlich einen mit einem Überlaufventil verbundenen Überlauf aufweist, der mit zumindest einer anderen Druckkammer verbunden ist, wobei die Steuermittel ferner eingerichtet sind, das Überlaufventil zu öffnen und Fluid aus der Druckkammer abzulassen zur Befüllung der verbundenen Druckkammer.
System nach Anspruch 11, ferner aufweisend eine Mehrzahl an Hauptkammern entsprechend der Anzahl an Druckkammern.
Verfahren zum Betreiben eines Systems nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Schließen des ersten Schiebers; Entleeren des Fluides aus der Druckkammer; Öffnen des zweiten Schiebers, um ein Passieren zumindest eines Auftriebskörpers aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer zu ermöglichen; nachdem der zumindest eine Auftriebskörper aus der Rücklaufkammer in die Druckkammer passiert ist, Schließen des zweiten Schiebers; Füllen der Druckkammer mit Fluid unter Druck, bis die Druckkammer gefüllt ist; Öffnen des ersten Schiebers, um das Passieren des zumindest einen Auftriebskörpers aus der Druckkammer in die Hauptkammer zu erlauben; und Aufnehmen der auf den Auftriebskörper in dem Fluid der Hauptkammer ausgeübten Auftriebskraft zur Gewinnung mechanischer Energie und bevorzugt weiter Umwandeln der mechanischen in elektrische Energie.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner aufweisend die Schritte: Messen eines ersten Fluiddrucks in der Hauptkammer in einem Bereich in der Nähe des ersten Schiebers; Messen eines zweiten Fluiddrucks in der Druckkammer; und Freigeben der Öffnung des ersten Schiebers, wenn der erste Fluiddruck im Wesentlichen dem zweiten Fluiddruck entspricht.