EP2745005A1 - Energy converting device for energy systems, and method for operating such a device - Google Patents

Abstract

The invention relates to an energy converting device for energy systems (2) for converting mechanical energy into hydraulic energy and then into electric energy, said device using a control fluid (3) as the energy transporting medium. The control fluid is subjected to a variably changing pressure by at least one first converting device (5) that converts the mechanical energy into hydraulic energy. The energy converting device comprises at least one second subsequent converting device (7) that converts the hydraulic energy into electric energy. The invention is characterized in that the second converting device (7) is divided into a first control circuit (9) and a second control circuit (11), the two of which can be supplied with the control fluid (3) of variable pressure at the circuit input side (13) by the first converting device (7) and the two of which have predominantly different pressure levels.

Description

Energiewandlervorrichtung für Energieanlagen  Energy converter device for energy plants

und Verfahren zum Betrieb einer dahingehenden Vorrichtung  and a method of operating such device

Die Arbeiten, die zu dieser Erfindung geführt haben, wurden gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. 239376 im Zuge des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union (RP7/2007-2013) gefördert: Die Erfindung betrifft eine Energiewandlervorrichtung für Energieanlagen zum Wandeln von mechanischer in hydraulische und weiter in elektrische Energie, die als Energietransportmedium ein Steuerfluid einsetzt, das von mindestens einer ersten Wandlereinrichtung, die die mechanische in hydraulische Energie wandelt, einen variabel sich ändernden Druck erhält und mit mindestens einer zweiten nachfolgenden Wandlereinrichtung, die die hydraulische in elektrische Energie wandelt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betrieb einer dahingehenden Vorrichtung. The work leading to this invention has been funded under the Seventh Framework Program of the European Union (FP7 / 2007-2013) under Grant Agreement No 239376. The invention relates to an energy conversion device for power converters for mechanical to hydraulic conversion and further to electrical energy, which uses a control fluid as the energy transport medium, which receives a variably changing pressure from at least one first converter device, which converts the mechanical into hydraulic energy, and at least one second subsequent converter device, which converts the hydraulic into electrical energy. The invention also relates to a method for operating a device of this type.

Zu den verwertbaren Energieressourcen der Umwelt gehört auch die Ener- gie von Meereswellen, deren Energiepotential nach vorläufigen Schätzungen zumindest etwa 1 5 % des weltweiten Strombedarfs decken könnte. Zur Energiegewinnung unter Einsatz von Meereswellen sind Energiewandlervorrichtungen mit verschiedenen Wirk-Prinzipien bekannt. Ein mögliches Umsetzungsprinzip basiert auf ein im Wasser schwimmendes Zweimassensystem, wobei die beiden eingesetzten Massen aufgrund deut- lieh voneinander verschiedener Eigenfrequenzen unterschiedliche Relativbewegungen zueinander durchführen, bedingt durch die Wellenbewegung. Die dahingehenden Relativbewegungen der Massen zueinander können in Pumpbewegungen von Arbeitszylindern, wie Hydraulikzylindern, umge- setzt werden, um dann dergestalt beispielsweise über einen Generator elektrische Energie zu erhalten, welche insoweit die hydraulische Energie durch die Arbeitszylinder, hervorgerufen durch die mechanische Energie in Form der Wellenbewegung, in nutzbaren Strom umsetzt. Durch die DE 601 1 5 509 12 ist eine dahingehende, sogenannte punktabsorbierende Wellenenergie-Umwandlungseinrichtung zur Gewinnung von Energie aus der Wellenbewegung an der Oberfläche eines Flüssigkeitskörpers und mit Dimensionen klein gegenüber der Wellenlänge der vorherrschenden Welle bekannt. Die bekannte Lösung weist zwei relativ gegenei- nander bewegbare Einrichtungen in der Art zweier bewegbarer Einzelmassen auf, wobei die erste Einrichtung einen Schwimmkörper und die zweite Einrichtung einen untergetauchten Körper unterhalb der Oberfläche des Flüssigkeitskörpers aufweist. Ferner sind zwischen diesen beiden Masse-Einrichtungen hydraulische Arbeitszylinder angeordnet, die bedingt durch die Relativbewegung der Einzelmassen zueinander, hervorgerufen durch die Wellenbewegung, Hubbewegungen ausführen für einen Energietransfer von mechanischer in elektrische Energie. Energy that can be used in the environment also includes the energy of ocean waves, which according to preliminary estimates could cover at least about 1 5% of global electricity demand. For generating energy using ocean waves, energy conversion devices with various active principles are known. One possible implementation principle is based on a two-mass system floating in the water, whereby the two masses used are lent to each other different natural frequencies perform different relative movements to each other, due to the wave motion. The pertinent relative movements of the masses to one another can be converted into pumping movements of working cylinders, such as hydraulic cylinders, in order then to obtain electrical energy, for example via a generator, which in this respect generates the hydraulic energy through the working cylinders, caused by the mechanical energy in the form of the wave motion , converted into usable electricity. From DE 601 1 5 509 12, there is known a so-called point-absorbing wave energy conversion means for recovering energy from wave motion on the surface of a body of liquid and having dimensions small relative to the wavelength of the dominant wave. The known solution has two relatively mutually movable devices in the form of two movable individual masses, wherein the first device comprises a floating body and the second device has a submerged body below the surface of the liquid body. Furthermore, hydraulic working cylinders are arranged between these two mass devices, which due to the relative movement of the individual masses to one another, caused by the shaft movement, perform lifting movements for an energy transfer from mechanical to electrical energy.

Bei dahingehenden, im Wasser schwimmenden Zweimassensystemen ergibt sich häufig ein zeitlicher Versatz zwischen der Bewegung der Welle und der nachgeführten Bewegung mindestens einer der Massen des Zweimassensystems mit der Folge, dass die Massenbewegung aufgestoppt oder zumindest verlangsamt werden kann, was beispielsweise der Fall ist, wenn die Amplitude der Welle nach Durchlaufen eines Wellentals bereits wieder ansteigt, während zumindest eine der beiden Massen sich zeitlich nachfolgend noch in der Abwärtsbewegung in Richtung des Wellentals befindet und in dieser Bewegung dann durch die bereits aufsteigende Welle verlangsamt oder gar angehalten wird. Durch dieses„retardierende Moment" wird die beschriebene Energieumwandlung beeinträchtigt oder gar zum Erliegen gebracht. When doing so floating in the water two-mass systems often results in a time lag between the movement of the shaft and the tracked movement of at least one of the masses of the two-mass system with the result that the mass movement can be stopped or at least slowed down, which is the case for example when the Amplitude of the wave after passing through a wave trough already increases again, while at least one of the two masses is still in time in the downward movement in the direction of the wave trough and then slowed or stopped by the already rising wave in this movement. Due to this "retarding moment", the described energy conversion is impaired or even brought to a standstill.

Um diesen Ausfallerscheinungen zu begegnen, ist in der PCT-WO To counteract these deficiencies is in the PCT WO

2005/069824 A2 eine Energiewandlereinrichtung beschrieben, die es erlaubt, unter Einbezug einer entsprechenden Sensorik einen Generator zur Stromerzeugung, hervorgerufen durch die Wellenbewegung, und eine ent- sprechende mechanische Wandlerstrecke in Form eines Zahnstangentriebes derart kurzzeitig in einen Motorbetrieb umzuschalten, dass zumindest ein Teil der vorher gewonnenen Energie wieder eingesetzt werden kann, um eine bedingt durch die Wellenbewegung in Richtung des Stillstandes gesetzte Masse derart anzutreiben, dass die angesprochenen Totpunktphasen überwunden sind. Je nach den tatsächlichen Gegebenheiten der Wellenbewegung kann dann die Energiewandlereinrichtung entweder als Generator im Energiegewinnmodus oder im Motorbetrieb als antreibende Steuerkraft für die jeweilige Masse der Energiewandlereinrichtung eingesetzt werden, um so eine Grundbewegungssituation sicherzustellen, aus der heraus sich die Masse leichter von der Welle bewegen läßt, als wenn sie einen verlangsamten Zustand oder gar Ruhezustand einnimmt. Trotz der insoweit verbesserten Energieausbeute geht aber für das Ansteuern der Masse aus der jeweiligen Wel len-Totpunktzone heraus Energie im Motorbetrieb der Einrichtung wieder verloren, was insgesamt die mögliche Energieausbeute re- duziert. 2005/069824 A2 described an energy conversion device, which allows, with the inclusion of a corresponding sensor, a generator for generating electricity, caused by the wave motion, and a corresponding mechanical transducer path in the form of a rack and pinion so briefly switch to a motor operation that at least a portion of the previously recovered energy can be used again to drive a conditionally set by the wave motion in the direction of the ground mass such that the addressed dead-center phases are overcome. Depending on the actual conditions of the wave motion then the Energiewandlereinrichtung can be used either as a generator in energy gain mode or engine operation as a driving control force for the respective mass of the Energiewandlereinrichtung so as to ensure a basic movement situation from which the mass can be moved easily from the shaft, as if she is in a slowed-down state or even at rest. Despite the improved energy yield so far, however, energy is lost in the engine operation of the device for driving the mass out of the respective shaft dead center zone, which reduces overall the possible energy yield.

Einen anderen Weg zur Beseitigung von Hemmnissen im Betrieb sowie für den verbesserten Erhalt der Energieausbeute verfolgt eine Energiewandlervorrichtung nach der WO 2009/153329 A2. Diese bekannte Vorrichtung setzt eine Wellenenergie-Absorptionseinrichtung ein, die durch die Wirkung von Wellen bewegbar ist und die zum Antrieb einer Vielzahl von Ak- tuatoren einer Wellenergie-Umwandlungseinrichtung mit diesen gekoppelt ist. Jeder Aktuator weist eine definierte Dämpfungscharakteristik auf, die gemeinsam eine Summen-Dämpfungscharakteristik der Wellenergie- Umwandlungseinrichtung ausbilden, wobei mittels einer Kontrolleinrich- tung ein Soll-Dämpfungswert der Wellenergie-Umwandlungseinrichtung in Abhängigkeit von gemessenen Parametern an der Wellenenergie-Absorptionseinrichtung eingestellt wird. Die dahingehende Kontrolleinrichtung steuert ferner im selektiven Betrieb einen oder mehrere der Aktuatoren an, um die gewünschte Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit der gemesse- nen Parameter der Wellenenergie-Absorptionseinrichtung einzustellen. Another way to eliminate obstacles in operation and for the improved preservation of the energy yield follows an energy conversion device according to WO 2009/153329 A2. This known device employs a wave energy absorber which is movable by the action of waves and which is capable of driving a plurality of actuators. tuatoren a wave energy conversion device is coupled to these. Each actuator has a defined attenuation characteristic, which together form a sum-attenuation characteristic of the wave energy conversion device, wherein a target attenuation value of the wave energy conversion device is adjusted by means of a control device as a function of measured parameters at the wave energy absorption device. The pertinent control device further controls one or more of the actuators in selective operation in order to set the desired damping characteristic as a function of the measured parameters of the wave energy absorption device.

Die Größe, Höhe und die Frequenz einer Wellenbewegung variieren sehr und somit auch der Absolutwert von Bewegungsgrößen wie auch der dahingehende Relativwert der von ihr angeregten Körper in Form der beweg- ten Einzelmassen. Aufgrund des variablen Verhaltens der Wellenbewegung hat es sich in der Praxis gezeigt, dass die Umwandlung der hiermit in Verbindung stehenden mechanischen Energie in elektrische Energie Probleme bereitet, in dem Sinne, dass keine gleichmäßige Stromabgabe erreicht ist und/oder dass aufgrund von Rückkopplungsprozessen die„mechanische Wellenmaschine" angehalten wird, indem die jeweiligen Arbeitszylinder in ihrer Bewegung angehalten oder zumindest stark verlangsamt werden. The magnitude, height and frequency of a wave motion vary greatly and thus also the absolute value of motion quantities as well as the relative value of the bodies excited by it in the form of the moving individual masses. Due to the variable behavior of the wave motion, it has been found in practice that the conversion of the mechanical energy associated therewith into electrical energy poses problems in the sense that no uniform current output is achieved and / or that due to feedback processes the mechanical Wave machine "is stopped by the respective working cylinders are stopped in their movement or at least greatly slowed down.

Zur Lösung dieser Probleme ist in der WO 2009/106213 A2 eine gattungsgemäße Energiewandlervorrichtung vorgeschlagen werden, die als Energie- transportmedium ein Steuerfluid einsetzt, das in zwei unterschiedlichenTo solve these problems, a generic energy conversion device is proposed in WO 2009/106213 A2, which uses a control fluid as the energy transport medium, which in two different

Steuerkreisen geführt ist, die für einen Energietransfer über eine Kopplungseinrichtung miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei der eine Steuerkreis der Energieeinspeisung, insbesondere in Form von mechanischer Energie und der andere Steuerkreis dem Energieabtransport in Form gewan- delter Energie, insbesondere in Form elektrischer Energie dient. Durch die bekannte Aufteilung in zwei unterschiedliche Steuerkreise lässt sich die angeordnete Kopplungseinrichtung derart betreiben, dass die Energieeinspeisung in dem einen Steuerkreis vom Energieabtransport in dem anderen Steuerkreis zumindest insoweit voneinander separiert ist, dass sie in ihrem Betrieb sich nicht gegenseitig stören mit der Folge, dass nachteilige Rück- kopplungseffekte, insbesondere in Richtung der Energieeinspeisung für die Wandlereinrichtung mit Sicherheit vermieden sind. Aufgrund der Vielzahl an Energiewandlungsschritten oder durch die sonstigen im Stand der Technik aufgezeigten Maßnahmen, um dem beschriebenen„Totpunktverhalten" des Systems entgegenzuwirken, kommt es jedoch zu Energieverlusten im Betrieb der dahingehenden Energiewandleranlagen und somit zu einer verschlechterten Energieausbeute für die sich allfällig an die jeweilige Wandleranlage anschließenden elektrischen Verbraucher. Control circuit is guided, which are operatively connected to each other for energy transfer via a coupling device, wherein the one control circuit of energy supply, in particular in the form of mechanical energy and the other control circuit energy removal in the form of converted energy, in particular in the form of electrical energy is used. The well-known division into two different control circuits can be the operate arranged coupling device such that the power supply is separated in one control circuit from the energy removal in the other control circuit at least to the extent that they do not interfere with each other in their operation, with the result that adverse feedback effects, especially in the direction of energy supply for the Converter device are avoided with certainty. Due to the large number of energy conversion steps or by the other measures indicated in the prior art, in order to counteract the described "dead center" of the system, however, there are energy losses in the operation of the pertinent energy converter systems and thus to a deteriorated energy yield for which any of the respective converter system subsequent electrical consumers.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehalten der sonstigen Vorteile im Stand der Technik, nämlich eine Energiewandlervorrichtung zu schaffen, die prozesssicher und nahezu rückkopplungsfrei unterschiedliche Energieformen ineinander umwandeln kann, dergestalt weiter zu optimieren, dass eine verbesserte Energieausbeute mit verringertem technischen Aufwand und somit in kostengünstiger Weise erreicht werden kann. Based on this prior art, the invention is based on the object, while maintaining the other advantages of the prior art, namely to provide an energy conversion device that can process reliably and almost no feedback different energy forms into each other to optimize such that further improved energy yield can be achieved with reduced technical complexity and thus in a cost effective manner.

Eine dahingehende Aufgabe löst eine Energiewandlervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit sowie ein Verfahren zum Betrieb einer dahingehenden Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 1 . This object is achieved by an energy conversion device having the features of patent claim 1 in its entirety and a method for operating a device of that type having the features of patent claim 11.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die zweite Wandlereinrichtung in einen ersten Steuerkreis und einen zweiten Steuerkreis unterteilt ist, die beide auf ihrer Eingangsseite mit dem Steu- erfluid variablen Drucks von Seiten der ersten Wandlereinrichtung versorgbar sind und die überwiegend unterschiedlich hohe Druckniveaus aufwei- sen, ist eine Lösung geschaffen, die bei unterschiedlichen Wellenamplituden der vorgeschalteten Energie-Einspeiseeinrichtung, beispielsweise in Form einer Zweimassen-Wellenanlage, die derart in die Energiewandlervorrichtung eingebrachte Energie in unterschiedliche hydraulische Kreise der zweiten Wandlereinrichtung aufteilen hilft, um dergestalt die Energieeffizienz der Gesamt-Wandlervorrichtung zu verbessern. So ist bevorzugt vorgesehen, bei Wellenbewegungen kleiner Amplitude die in die Wandlervorrichtung eingebrachte Energie überwiegend dem als Mitteldruckteil ausgebildeten ersten Steuerkreis zuzuführen, um derart mittels eines angeschlos- senen Generators Strom zu erzeugen, wohingegen bei einer Wellenbewegung mit größerer Amplitude die damit einhergehenden Energieanteile zusätzlich oder alternativ in den als Hochdruckteil konzipierten zweiten Steuerkreis der zweiten Wandlereinrichtung abgelegt werden, um dann gleichfalls mittels eines Generators elektrische Energie zu erhalten oder um Ener- gieanteile innerhalb des Hochdruckteils abzuspeichern, was es erlaubt, diese abgespeicherten Energieanteile später teilweise oder ganz zur Unterstützung des Betriebs des Mitteldruckteils einzusetzen, was bevorzugt dann der Fall ist, wenn die Wellenenergie-Einspeiseeinrichtung nicht mehr hinreichend Energie in die Wandlereinrichtung einspeisen kann. Characterized in that, according to the characterizing part of claim 1, the second converter means is divided into a first control circuit and a second control circuit, both of which can be supplied on its input side with the control fluid variable pressure from the first transducer means and aufwei the predominantly different levels of pressure - sen, a solution is provided which helps at different wave amplitudes of the upstream energy supply device, for example in the form of a two-mass wave system, the so introduced into the energy conversion device energy split into different hydraulic circuits of the second converter device to such the energy efficiency of the overall converter device to improve. Thus, it is preferably provided that, in the case of wave movements of small amplitude, the energy introduced into the converter device is supplied predominantly to the first control circuit designed as a medium-pressure part, in order to generate current by means of a connected generator, whereas with a wave movement with a larger amplitude the associated energy components additionally or alternatively are stored in the designed as a high-pressure part second control circuit of the second converter means, then also by means of a generator to obtain electrical energy or energy shares within the high-pressure part store, which allows these stored energy components later partially or entirely to support the operation of the medium-pressure part use, which is preferably the case when the wave energy supply device can no longer supply sufficient energy into the converter device.

Demgemäß ist es ein großer Vorteil und für einen auf dem Gebiet von Energiewandlervorrichtungen tätigen Durchschnittsfachmann überraschendes Resultat, dass bei nachlassender oder stillstehender Wellenbewegung die erste Wandlereinrichtung vollständig von der zweiten Wandlereinrich- tung entkoppelbar ist und dennoch mit der zweiten Wandlereinrichtung durch Abrufen von Energie aus dem Hochdruckteil in Richtung des Mitteldruckteils weiter elektrische Energie gewonnen werden kann, so dass es auch insoweit wie im Stand der Technik aufgezeigt nicht notwendig ist, durch Rückkopplung mit gegenläufigem Energie-Rückfluss die Wellenener- gie-Einspeiseeinrichtung in Betrieb zu halten, um dem beschriebenen„Totpunktverhalten" entgegenzuwirken. Da bevorzugt beide Wandlereinrichtungen Teil eines gemeinsamen einzelnen fluidführenden Steuerkreises mit dem Steuerfluid variablen Druckes sind, kann in wenigen Wandlungsschritten die mechanische über die hy- draulische in die elektrische Energie gewandelt werden, was energetisch wesentlich günstiger ist, als wenn man mittels zweier getrennter Steuerkreise und einer Vielzahl an dann damit einhergehenden Wandlungsschritten die angesprochene Energiewandlung vornimmt. Der Mitteldruck- und der Hochdruckteil kann innerhalb des gemeinsamen Steuerkreises parallel zueinander geschaltet sein. Dadurch ist die Wandlung von hydraulischer in elektrische Energie in der zweiten Wandlereinrichtung unter Anwendung eines Summenvolumenstroms von einerseits Steuerfluid variablen Drucks und andererseits Steuerfluid hohen Drucks bei nahezu konstantem Druckniveau ermöglicht. Dergestalt lässt sich die Energieausbeute erhöhen und auch die Wandlung von hydraulischer in elektrische Energie mit Hilfe der Energiewandlervorrichtung weitestgehend für angeschlossene elektrische Verbraucher konstant halten. Der Mitteldruck- und der Hochdruckteil können in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Energiewandlervorrichtung mit Hilfe einer Ventileinrichtung auf ihrer Eingangsseite voneinander trennbar gestaltet sein. Die Ventileinrichtung ist besonders bevorzugt als Rückschlagventil ausgebildet, das vorzugsweise in Strömungsrichtung von dem Mitteldruck- teil zu dem Hochdruckteil öffnet und umgekehrt sperrt. Dergestalt lässt sich das Druckniveau des Hochdruckteils auf der Eingangsseite von dem des Mitteldruckteils für die vorstehend erläuterte Betriebsweise entkoppeln. Accordingly, it is a great advantage, and for a person of ordinary skill in the art of energy converter devices, that the first transducer means is completely decoupled from the second transducer means and yet with the second transducer means by retrieving energy from the high pressure member, with surprising results in the direction of the medium-pressure part, further electrical energy can be obtained, so that it is not necessary, as shown in the prior art, to keep the wave energy feed device in operation by feedback with opposing energy reflux in order to achieve the described "dead center behavior". counteract. Since both converter devices are preferably part of a common individual fluid-conducting control circuit with the variable-pressure control fluid, the mechanical energy can be converted into electrical energy via the hydraulic energy in a few conversion steps, which is much more favorable in terms of energy than if two separate control circuits were used Variety of then accompanying change steps the addressed energy conversion makes. The medium-pressure and the high-pressure part can be connected in parallel within the common control circuit. Thereby, the conversion of hydraulic to electrical energy in the second transducer means using a total volume flow of one hand control fluid variable pressure and on the other hand control fluid high pressure at a nearly constant pressure level is possible. In this way, the energy yield can be increased and the conversion of hydraulic energy into electrical energy with the aid of the energy conversion device can be kept constant as far as possible for connected electrical consumers. In a particularly preferred embodiment of the energy conversion device, the medium-pressure and high-pressure parts can be designed to be separable from one another on their input side by means of a valve device. The valve device is particularly preferably designed as a check valve, which preferably opens in the flow direction from the medium-pressure part to the high-pressure part and blocks the other way round. In this way, the pressure level of the high-pressure part on the input side can be decoupled from that of the medium-pressure part for the above-described mode of operation.

Eine weitere konstruktive Maßnahme, die Energiewandlung von hydrauli- scher in elektrische Energie prozesssicher und rückkopplungsfrei und weitestgehend konstant zu gestalten, ist, in dem Mitteldruckteil und in dem Hochdruckteil jeweils einen einstellbaren Hydromotor einzusetzen, wobei die dahingehenden Hydromotoren gemeinsam an einen elektrischen Generator angeschlossen sind. Durch eine geeignete adaptive Regelung, die vorzugsweise den Druckverlauf des variablen Drucks des Steuerfluids auf der Eingangsseite und den Druck des Steuerfluids in dem Hochdruckteil sowie aktuelle Drehzahlen der Hydromotoren berücksichtigt, können die Another design measure, the energy conversion from hydraulic to electrical energy process reliable and feedback-free and largely constant to make is in the medium-pressure part and in the High-pressure part each use an adjustable hydraulic motor, the pertinent hydraulic motors are connected together to an electric generator. By a suitable adaptive control, which preferably takes into account the pressure variation of the variable pressure of the control fluid on the input side and the pressure of the control fluid in the high pressure part as well as actual rotational speeds of the hydraulic motors, the

Schluckvolumen der Hydromotoren laufend so verändert werden, dass sich eine möglichst konstante Wellendrehzahl für den jeweiligen Generator einstellt. Suction volume of the hydraulic motors are constantly changed so that sets as constant as possible shaft speed for each generator.

Indem in dem Hochdruckteil auf dessen Eingangsseite mindestens ein Hyd- rospeicher geschaltet ist, ist es möglich, die von dem Steuerfluid in dem Hochdruckteil generierten Druckschwankungen zu glätten und im Übrigen auf der Hochdruckseite mittels der Wellenanlage eingebrachte Energie zu speichern. Die erste Wandlereinrichtung weist zumindest einen hydraulischen Arbeitszylinder auf, der die mechanische Wellenenergie einer Wellenanlage als Einspeiseeinrichtung in hydraulische Energie mit variablem Druckanteil umwandelt. Unter Bildung einer vergrößerten Gesamtanlage können mehrere Reihen von erster und zweiter Wandlereinrichtung mitei- nander gekoppelt sein. Durch diese konstruktive Maßnahme lässt sich sowohl das Leistungsniveau der Energiewandlervorrichtung erhöhen als auch insbesondere der Betrieb des jeweiligen Generators vergleichmäßigen. By at least one hydraulic accumulator being connected in the high-pressure part on its input side, it is possible to smooth the pressure fluctuations generated by the control fluid in the high-pressure part and, moreover, to store energy introduced on the high-pressure side by means of the shaft system. The first converter device has at least one hydraulic working cylinder, which converts the mechanical wave energy of a shaft system as a feed device into hydraulic energy with a variable pressure component. To form an enlarged overall system, a plurality of rows of first and second converter devices can be coupled to one another. By this constructive measure, both the power level of the energy conversion device can be increased and, in particular, the operation of the respective generator can be evened out.

Es kann vorteilhaft sein, die Reihenschaltung an Wandlereinrichtungen der- art auszubilden, dass sich eine Art Kaskadenschaltung ergibt. Somit kann in Abhängigkeit der jeweils aktuellen Eingabe an mechanischer Energie in die Energiewandlervorrichtung auch ein gewünschtes Niveau an elektrischer Energie aus der Energiewandlervorrichtung entnommen werden. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, jede Reihe von erster und zweiter Wandler- einrichtung mit einer spezifischen maximalen elektrischen Leistung auszubilden, wobei die einzelnen Reihen sich in ihrer maximalen elektrischen Leistung voneinander unterscheiden können. Innerhalb jeder Reihe von erster und zweiter Wandlereinrichtung können auch die Mitteldruckteile und die Hochdruckteile dahingehend eingesetzt sein, dass die jeweils von der ersten Wandlereinrichtung gelieferte Steuerfluidmenge niedrigeren oder mittleren Drucks bevorzugt von dem Mitteldruckteil und die Steuerfluidmenge mit dem demgegenüber höheren Druck bevorzugt von dem jeweiligen Hochdruckteil in elektrische Energie umgewandelt werden. It may be advantageous to design the series connection of converter devices in such a way that a kind of cascade connection results. Thus, depending on the current input of mechanical energy in the energy conversion device and a desired level of electrical energy can be removed from the energy conversion device. It may also be advantageous to form each row of first and second converter device with a specific maximum electrical power, wherein the individual rows are in their maximum electrical Performance can differ from each other. Within each row of first and second converter means, the medium-pressure parts and the high-pressure parts may be used such that the respectively supplied by the first converter means control fluid quantity of lower or middle pressure preferably from the medium-pressure part and the control fluid quantity with the contrast higher pressure preferably from the respective high-pressure part in electrical energy to be converted.

Durch die angesprochene kaskadenförmig angelegte Ausgestaltung lässt sich dergestalt an den Energieeintrag angepasst eine erste Reihe von erster und zweiter Wandlereinrichtung einer sehr kleinen Wellenbewegung zuordnen; eine zweite vergleichbare Reihe einer Wellenbewegung mit mittlerer Amplitude und gegebenenfalls eine dritte Reihe den Wellenbewegungen mit sehr großer Amplitude. Somit lässt sich dann jede Energiewandler- Vorrichtung für einen optimalen Betriebsbereich an die jeweils herrschenden Wellenbewegungen anpassen. As a result of the mentioned cascaded design, a first row of first and second transducer means can be adapted to a very small wave motion in a manner adapted to the energy input; a second comparable series of medium amplitude wave motion and optionally a third series of very high amplitude wave motion. Thus, each Energiewandler- device can be adapted for an optimal operating range of the prevailing wave movements.

Die ersten Wandlereinrichtungen der verschiedenen Reihen können darüber hinaus beliebig mit einer oder mehreren zweiten Wandlereinrichtun- gen anderer Reihen kombiniert werden, wodurch eine feinere Abstufung der Anpassung des Betriebsbereichs ermöglicht wird. Unter Umständen kann die erfindungsgemäße Energiewandlervorrichtung auch im Rahmen des Betriebs von Windkraftanlagen oder dergleichen eingesetzt werden, wobei dann die erste Wandlereinrichtung nicht über hydraulisch ansteuer- bare Arbeitszyl inder verfügt, sondern beispielsweise eine Hydropumpe aufweist. Auch dergestalt ließe sich eine Vergleichmäßigung der Energieabgabe dann über den angesprochenen Hochdruckteil der zweiten Wandlereinrichtung erreichen. Anstelle einer Zweimassen-Wellenenergieanlage können auch andere Wellenenergie-Einspeiseanlagen treten, bei der die durch Wellen bewegbaren Massen, beispielsweise in Kettenform in Folge nebeneinander angeordnet sind. Eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabenstel lung ist auch durch ein Verfahren nach dem nebengeordneten Patentanspruch 1 1 erreicht, dass dem Betrieb einer Energiewandlervorrichtung wie vorstehend beschrieben dient, wobei die von der ersten Wandlereinrichtung gel ieferte Fl uidmenge mit niedrigerem Druck bevorzugt von dem Mitteldrucktei l und die Fl uidmenge mit dem demgegenüber höheren Druck von dem Hochdrucktei l in elektrische Energie umgewandelt wi rd. Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Energiewand lervorrichtung anhand ei nes Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen i n prinzipiel ler und nicht maßstäbl icher Darstel l ung die Moreover, the first converter means of the different rows may be arbitrarily combined with one or more second converter means of other rows, thereby permitting a finer gradation of adjustment of the operating range. Under certain circumstances, the energy conversion device according to the invention can also be used in the context of the operation of wind turbines or the like, in which case the first converter device does not have hydraulically actuable working cylinders but instead has, for example, a hydraulic pump. In such a way, a homogenization of the energy output could then be achieved via the addressed high-pressure part of the second converter device. Instead of a two-mass wave power plant, other wave energy feed systems can occur, in which the masses movable by waves, for example in chain form, are arranged next to one another in succession. A solution of the invention task is also achieved by a method according to the independent claim 1 1, that the operation of an energy conversion device as described above, wherein the gel ieferte from the first transducer means fluid quantity with lower pressure preferably from the Mitteldrucktei l and the Fl Uidmenge with the contrast, higher pressure from the Hochdrucktei l converted into electrical energy wi rd. Hereinafter, the energy conversion device according to the invention is explained in more detail by means of egg nes embodiment of the drawing. At the same time, in principle and not in the scale of the description, they show the

Fig.1 den grundsätzl ichen Aufbau einer Wel len-Energieeinspeise- ei nrichtung in der Art eines Zweimassen-Schwi ngsystems als1 shows the basic structure of a wave energy supply device in the manner of a two-mass oscillation system

Energieanlage zum Anschl uss an eine Energiewandlervorrichtu ng; Energy system for connection to an energy converter device;

Fig.2 in der Art eines hydraul ischen Schaltplans ein Ausführungsbeispiel der erfi ndungsgemäßen Energiewandlervorrichtung; 2 shows an embodiment of the inventive energy conversion device in the manner of a hydraulic circuit diagram;

Fig.3 in der Art ei nes hydrau lischen Schaltplans ei ne Gesamtanlage bestehend aus zwei Reihen von Energiewandlervorrichtungen, jewei ls bestehend aus erster und zweiter Wandlereinrichtung; und 3 in the manner of a hydrau lic circuit diagram ei ne overall system consisting of two rows of energy converter devices, jewei ls consisting of first and second converter means; and

Fig.4 in der Art ei nes schematischen Diagramms den Verlauf der 4 in the manner of egg nes schematic diagram of the course of

Sol l-Dämpfungskraft FD.SOII sol l aufgetragen über der Relativgeschwindigkeit v zwischen den Schwimmkörpern einer Wellen-Energiean lage. In der Fig. 1 ist in der Art einer stark vereinfachten, schematischen Funktionsdarstellung der grundsätzliche Aufbau einer Wellenanlage 31 als Energie-Einspeiseeinrichtung gezeigt. Die Wellenanlage 31 ist in der Art einer Schwimmboje aufgebaut und weist einen ersten Schwimmerkörper als Pfahlschwimmer 39 und einen, diesen radial umgebenden zweiten Sol l damping force FD.SOII sol l applied over the relative velocity v between the floats of a wave Energiean position. FIG. 1 shows, in the manner of a greatly simplified, schematic functional representation, the basic construction of a shaft system 31 as an energy supply device. The wave device 31 is constructed in the manner of a buoy and has a first float body as a pile float 39 and a radially surrounding second

Schwimmerkörper als Ringschwimmer 41 auf. Der Pfahlschwimmer 39 weist eine größere Masse als der Ringschwimmer 41 auf und bildet insoweit eine Zweimassen-Wellenenergieanlage, wie sie beispielhaft in der vor- stehend beschriebenen DE 601 1 5 509 T2 aufgezeigt ist. Der Pfahlschwimmer 39 weist dadurch bedingt eine geringere Eigenfrequenz auf als der Ringschwimmer 41 . Der Ringschwimmer 41 ist relativ zu dem Pfahlschwimmer 39 axial bewegbar. Durch die, die Wellenanlage 31 umgebenden, und an der Wellenanlage 31 vorbeiziehenden Meereswellen 4 wird somit ständig eine axiale Relativbewegung (in Fig. 1 mit zwei Doppelpfeilen dargestellt) des Ringschwimmers 41 relativ zu dem Pfahlschwimmer 39 verursacht, wobei mit zunehmender Amplitude der Wellenbewegung die angesprochene axiale Relativbewegung zunimmt, was zu einer Vergrößerung des Arbeitsvermögens der Wellenanlage 31 führt. Float as ring float 41 on. The pile float 39 has a larger mass than the ring float 41 and so far forms a two-mass wave energy plant, as shown by way of example in the above-described DE 601 1 5 509 T2. The pile float 39 thereby has a lower natural frequency than the ring float 41. The ring float 41 is axially movable relative to the pile float 39. By, the shaft assembly 31 surrounding, and passing on the shaft system 31 sea waves 4 is thus constantly a relative axial movement (shown in Fig. 1 with two double arrows) of the ring float 41 is caused relative to the pile float 39, with increasing amplitude of the wave motion addressed axial relative movement increases, which leads to an increase in the working capacity of the shaft system 31.

Die als Energieanlage 2 oder als Energie-Einspeiseeinrichtung ausgebildete Wellenanlage 31 ist einer Energiewandlervorrichtung 1 vorgeschaltet, wie sie von ihrem prinzipiellen Aufbau her als hydraul ischer Schaltplan in der Fig. 2 gezeigt ist. Die Energiewandlervorrichtung 1 kann integraler Bestand- teil der Wellenanlage 31 nach der Fig. 1 sein; es besteht aber auch dieTrained as an energy system 2 or as energy supply device shaft system 31 is connected upstream of an energy conversion device 1, as shown by their basic structure as a hydraulic circuit diagram in FIG. The energy conversion device 1 can be an integral part of the wave system 31 according to FIG. 1; but there is also the

Möglichkeit, mehrere Schwimmbojen in der Art eines Energieanlagenfeldes (nicht dargestellt)„zusammengeschaltet" dergestalt hydraulisch mit einer Energiewandlervorrichtung 1 nach der Fig. 2 zu verbinden. Die Energiewandlervorrichtung 1 dient dem Wandeln von mechanischer in hydrauli- sehe und weiter in elektrische Energie, wobei die mechanische Energie aus der Relativbewegung des Ringschwimmers 41 relativ zu dem Pfahlschwim- mer 39 gewonnen wird. Die Energiewandlervorrichtung 1 weist ferner ein als Energietransportmedium eingesetztes Steuerflu id 3 auf. Das Steuerfluid 3 wird von mindestens einer ersten Wandlereinrichtung 5, die die mechanische in hydraul ische Energie wandelt, mit einem variabel sich ändernden Druck PM bereitgestel lt. Die Energiewandlervorrichtung 1 weist ferner eine zweite Wandlereinrichtung 7 auf, die die hydraulische Energie in elektrische Energie wandelt. Possibility to connect several floating buoys in the manner of an energy system field (not shown) "connected" hydraulically with an energy conversion device 1 according to Fig. 2. The energy conversion device 1 is used to convert mechanical into hydraulic see and further into electrical energy, the mechanical energy from the relative movement of the ring float 41 relative to the pile float mer 39 is won. The energy conversion device 1 further has a control fluid 3 used as an energy transport medium. The control fluid 3 is provided by at least one first converter device 5, which converts the mechanical to hydraulic energy, with a variably varying pressure PM. The energy converter device 1 further comprises a second converter device 7, which converts the hydraulic energy into electrical energy.

Die zweite Wandlereinrichtung 7 ist in einen Mitteldruckteil 9 als dem ers- ten Steuerkreis und einen Hochdruckteil 1 1 als dem zweiten Steuerkreis untertei lt. Der Mitteldruckteil 9 und der Hochdrucktei l 1 1 werden mit dem Steuerfluid 3 variablen Drucks PM auf ihrer Eingangsseite 13 von der ersten Wandlereinrichtung 5 her versorgt. Beide Wandlereinrichtungen 5, 7 sind Teil eines gemeinsamen fluidführenden zentralen Steuerkreises 1 5, der in dem in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Art geschlossene Kreislaufführung ausgeführt ist. Der Mitteldruckteil 9 und der Hochdruckteil 1 1 innerhalb des gemeinsamen Steuerkreises 1 5 sind parallel zueinander geschaltet und auf ihrer Eingangsseite 1 3 von einer Ventileinrichtung 1 7, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig.2 als Rückschlagventil 1 9 ge- bildet ist, voneinander trennbar. Das Rückschlagventi l 19 ist von dem Mitteldruckteil 9 zu dem Hochdruckteil 1 1 hin überströmbar und sperrt in umgekehrter Strömungsrichtung. The second converter device 7 is divided into a middle-pressure part 9 as the first control circuit and a high-pressure part 11 as the second control circuit. The medium-pressure part 9 and the high-pressure part 11 are mixed with the control fluid 3 of variable pressure PM on its input side 13 of FIG supplied first converter means 5 ago. Both converter devices 5, 7 are part of a common fluid-carrying central control circuit 1 5, which is designed in the embodiment shown in Figure 2 as a kind of closed loop. The medium-pressure part 9 and the high-pressure part 1 1 within the common control circuit 1 5 are connected in parallel to each other and on its input side 1 3 of a valve means 1 7, which is in the embodiment shown in Figure 2 as a check valve 1 9 is formed, separable from each other , The Rückschlagventi l 19 can be overflowed from the middle pressure part 9 to the high pressure part 1 1 out and locks in the reverse flow direction.

Der Mitteldruckteil 9 und der Hochdrucktei l 1 1 weisen jeweils einen ein- stellbaren Hydromotor 21 , 23 mit variablem Schluckvolumen auf. Beide Hydromotoren 21 , 23 dienen einem gemeinsamen Antrieb eines Generators 25 zur Gewinnung elektrischer Energie. Bei einer nicht näher gezeigten Ausführungsform wäre es auch möglich, anstelle eines Generators 25 jedem Tei l 9, 1 1 der zweiten Wandlereinrichtung 7 einen eigenen Generator zu- zuordnen. Wie in Betrachtungsrichtung auf die Fig. 2 gesehen auf der rechten Seite ersichtlich, ist der Hochdruckteil 1 1 mit einem Hydrospeicher 27 versehen, der mittels eines Sperrventiles 26 auf die Eingangsseite 1 3 des genannten Hochdruckteils 1 1 anschließbar ist. Über das Sperrventil 26 kann somit der Hydrospeicher 27 vom Rest des hydraulischen gemeinsamen Steuerkreises isoliert werden, was auch dazu genutzt werden kann, kurzfristig eine Druckerhöhung im Hochdruckteil über das Speicherdruckniveau hinaus zu bewirken. Zwischen einer, die Eingangsseite 1 3 des Hochdruckteils 1 1 und des Mitteldruckteils 9 bildenden Steuerfluidleitung 43 und dem Hydromotor 21 ist ein elektrisch betätigbares 2/2-Wege-Ventil 45 geschaltet. Zwischen der Steuerfluidleitung 43 und dem Hydromotor 23 wiederum ist ei n funktionsgleiches 2/2-Wege-Ventil 47 geschaltet. Die Ventile 45, 47 dienen jeweils zum Sperren des Zuflusses vom Steuerfluid 3 zu den betreffenden Hydromotoren 21 , 23 oder zum Beaufschlagen derselben mit Steuerfluid 3. Der Mitteldruckteil 9 und der Hochdruckteil 1 1 sind somit geeignet, in Abhängigkeit der Schaltstellung der Ventile 45, 47 jeweils auch einzeln für den Antrieb des Generators 25 zu sorgen; und zwar unabhängig von der aktuellen Einstellung des jeweiligen Schluckvolumens der Hydromotoren 21 , 23, das auch auf einen Null-Schl uckvolumenstrom einstellbar ist. Der Mitteldruckteil 9 weist eine Bypassleitung 49a auf, die mit einem Rückschlagventil 55 versehen ist und den Zulauf des mitteldruckseiteigen Hydromotors 21 mit der Ausgangsseite 28 des Steuerkreises 15 verbindet. Die Bypassleitung 49a ermöglicht es dem Hydromotor 21 , bei einem abrupten Wegfall der Steuerfluidzufuhr, z.B. beim Schließen des Ventils 45, Steuer- fluid 3 von der Ausgangsseite 28 nachzusaugen, ohne dass es infolge des trägheitsbedingten Nachlaufens des Hydromotors 21 zu Kavitationserscheinungen kommt. In umgekehrter Richtung sperrt das Rückschlagventil 55. Eine zweite Bypassleitung 49b, die mit einem Rückschlagventil 53 versehen ist, erlaubt bei einem Anstieg des Drucks am Zulauf des Hydromotors 21 über den Druck auf der Eingangsseite 13 hinaus einen Abfluss von überschüssigem Steuerfluid zu dieser Seite hin. Der Hochdruckteil 1 1 weist in gleicher Weise zwei Bypassleitungen 51 a und 51 b auf, die über Rückschlagventile 57, 59 verfügen und die gleichen Funktionen für den hoch- druckseitigen Hydromotor 23 erfüllen wie anhand der Bypassleitungen 49a, 49b und der Rückschlagventile 53, 55 für den nieder- oder mitteldruckseiti- gen Hydromotor 21 aufgezeigt. The medium-pressure part 9 and the high-pressure part 11 each have an adjustable hydraulic motor 21, 23 with a variable displacement. Both hydraulic motors 21, 23 serve for a common drive of a generator 25 for obtaining electrical energy. In an embodiment not shown in detail, it would also be possible, instead of a generator 25, to associate each individual element 9, 11 of the second converter device 7 with its own generator. As seen in the viewing direction on the Fig. 2 seen on the right side, the high-pressure part 1 1 with a hydraulic accumulator 27th provided, which is connectable by means of a check valve 26 to the input side 1 3 of said high-pressure part 1 1. About the check valve 26 thus the hydraulic accumulator 27 can be isolated from the rest of the hydraulic common control circuit, which can also be used to cause a short term pressure increase in the high pressure part on the storage pressure level addition. Between one, the input side 1 3 of the high-pressure part 1 1 and the medium-pressure part 9 forming the control fluid line 43 and the hydraulic motor 21, an electrically operable 2/2-way valve 45 is connected. Between the control fluid line 43 and the hydraulic motor 23, in turn, a functionally identical 2/2-way valve 47 is connected. The valves 45, 47 are each used to block the inflow of the control fluid 3 to the respective hydraulic motors 21, 23 or for applying the same with control fluid 3. The medium-pressure part 9 and the high-pressure part 1 1 are thus suitable, depending on the switching position of the valves 45, 47 also individually to provide for the drive of the generator 25; and regardless of the current setting of the respective absorption volume of the hydraulic motors 21, 23, which is adjustable to a zero Schl uckvolumenstrom. The medium-pressure part 9 has a bypass line 49 a, which is provided with a check valve 55 and connects the inlet of the medium-pressure side hydraulic motor 21 with the output side 28 of the control circuit 15. The bypass line 49a makes it possible for the hydraulic motor 21, in the event of an abrupt elimination of the control fluid supply, for example when closing the valve 45, to draw in control fluid 3 from the outlet side 28 without causing cavitation phenomena as a result of the inertia-related trailing of the hydraulic motor 21. In the opposite direction, the check valve 55 blocks. A second bypass line 49b, which is provided with a check valve 53, allows an outflow of excess control fluid to this side with an increase in the pressure at the inlet of the hydraulic motor 21 through the pressure on the input side 13. The high pressure part 1 1 points in Similarly, two bypass lines 51 a and 51 b, which have check valves 57, 59 and perform the same functions for the high-pressure side hydraulic motor 23 as based on the bypass lines 49 a, 49 b and the check valves 53, 55 for the low or medium pressure side Hydromotor 21 shown.

Die erste Wandlereinrichtung 5 ist mit einer Bypassleitung 61 zwischen der Eingangsseite 1 3 und der genannten Ausgangsseite 28 versehen. In die Bypassleitung 61 ist ein Druckbegrenzungsventil 63 geschaltet, das in Paral- lelanordnung zu einem Rückschlagventil 60 geschaltet ist. Die zweiteThe first converter device 5 is provided with a bypass line 61 between the input side 1 3 and said output side 28. In the bypass line 61, a pressure limiting valve 63 is connected, which is connected in parallel to a check valve 60. The second

Wandlereinrichtung 7 weist eine weitere dritte Bypassleitung 65 zwischen der Eingangsseite 13 und der Ausgangsseite 28 auf und zwar am Ende des Steuerkreises 15, bei dem der eingangsseitige Hochdruck in einen Mitteldruckkreis überführt ist, der die Ausgangsseite 28 des gemeinsamen Steuer- kreises 1 5 bildet. In die dahingehende dritte Bypassleitung 65 ist wiederum ein Druckbegrenzungsventil 67 geschaltet. Die beiden Druckbegrenzungsventile 63, 67 dienen vorrangig dazu, die Eingangsseite 1 3 des Steuerkreises 15 und deren Komponenten gegenüber Überdrücken des Steuerfluids 3 abzusichern. Sofern es infolge einer übermäßig hohen Eingangsleistung an der ersten Wandlereinrichtung 5 zu einem Überangebot an Steuerfluid kommt, das von der zweiten Wandlereinrichtung 7 nicht vollständig verarbeitet werden kann, wird das Steuerfluid über die Druckbegrenzungsventile 63, 67 zur Ausgangsseite hin abgeführt. Die erste Wandlereinrichtung 5 weist als Aktuator einen hydraulischen Arbeitszylinder 29 in der Art eines Cleichgangzylinders auf. Der einfacheren Darstellung wegen ist in der Fig. 2 für die erste Wandlereinrichtung 5 nur ein Arbeitszylinder 29 gezeigt, wohingegen in der Darstellung nach der Fig. 1 zwei Arbeitszylinder 29 als Bestandteil der ersten Wandlereinrichtung 5 dargestellt sind. Wie die Fig. 1 weiter zeigt, sind die dahingehenden Aktua- toren oder Arbeitszylinder 29 mit der Energieanlage 2 derart verbunden, dass Wellenbewegungen in Arbeitsbewegungen des Kolbenstangenteils 75 des jeweiligen Arbeitszylinders 29 umgewandelt werden können. Sofern der in Fig.2 gezeigte hydraulische Arbeitszylinder 29 als eine Art Gleichgangzylinder ausgebildet ist, bedeutet dies, dass in gegenläufiger Bewe- gungsrichtung des Kolben-Stangenteils 75 eine gleiche Fluidmenge mit gleichem Fluiddruck sowohl vom Arbeitsraum 71 als auch vom Arbeitsraum 73 stammend auf die Eingangsseite 13 der zweiten Wandlereinrichtung 7 gelangt. Des Weiteren ist ein Hydrospeicher 69 dem hydraulischen Arbeitszylinder 29 eingangsseitig vorgelagert, dessen Aufgabe es ist, zur Vorspannung des Steuerfluids 3 in Richtung der dahingehenden Arbeitsräume 71, 73 und in den Arbeitsräumen selbst zu dienen. Auf diese Art und Weise lassen sich etwaig unerwünschte Kavitationserscheinungen vermeiden. Die in Fig.2 dargestellte Wandlereinrichtung 5 setzt die Gleichgangcharakteristik dergestalt um, dass ein Differentialzylinder 29 in geeigneter Weise mit einer Reihe von Rückschlagventilen kombiniert wird, wodurch der ungleichflächige Zylinder in Bezug auf die geförderten Volumenströme und Drücke das geschilderte Verhalten eines gleichflächigen Zylinders annimmt. Converter device 7 has a further third bypass line 65 between the input side 13 and the output side 28 at the end of the control circuit 15, in which the input-side high pressure is converted into a medium pressure circuit which forms the output side 28 of the common control circuit 1 5. In the pertinent third bypass line 65, in turn, a pressure limiting valve 67 is connected. The two pressure limiting valves 63, 67 serve primarily to protect the input side 1 3 of the control circuit 15 and its components against overpressures of the control fluid 3. If, due to an excessively high input power at the first converter device 5, there is an oversupply of control fluid which can not be completely processed by the second converter device 7, the control fluid is discharged via the pressure limiting valves 63, 67 to the output side. The first converter device 5 has as an actuator a hydraulic working cylinder 29 in the manner of a crosstalk cylinder. For the sake of simplicity, only one working cylinder 29 is shown in FIG. 2 for the first transducer device 5, whereas in the illustration according to FIG. 1 two working cylinders 29 are shown as part of the first transducer device 5. 1 further shows, the pertinent actuators or working cylinders 29 are connected to the power plant 2 in such a way that that shaft movements in working movements of the piston rod portion 75 of the respective working cylinder 29 can be converted. If the hydraulic working cylinder 29 shown in FIG. 2 is designed as a kind of synchronizing cylinder, this means that in the opposite direction of movement of the piston rod part 75 an equal amount of fluid having the same fluid pressure originates from the working space 71 as well as from the working space 73 on the input side 13 of the second transducer device 7 passes. Furthermore, a hydraulic accumulator 69 is upstream of the hydraulic cylinder 29 on the input side, the task of which is to serve for prestressing the control fluid 3 in the direction of the pertinent working spaces 71, 73 and in the work spaces themselves. In this way, any unwanted cavitation phenomena can be avoided. The converter device 5 shown in Fig. 2 implements the DC characteristic such that a differential cylinder 29 is suitably combined with a series of check valves, whereby the non-uniform cylinder assumes the described behavior of a uniform cylinder with respect to the delivered volumetric flows and pressures.

Zum Betrieb der Energiewandlervorrichtung nach der Fig.2 dient eine als Ganzes mit 77 bezeichnete Regeleinrichtung, die insbesondere mit zwei Reglern 79 und 81 versehen ist, beispielsweise in der Ausgestaltung als PID-Regler. Als Eingangsgrößen erhält der Regler 79 den variablen Druck- wert PM auf der Mitteldruckseite und der Regler 81 den Hochdruckwert PH auf der Hochdruckseite der Eingangsseite 13 des Steuerkreises 15. For operation of the energy conversion device according to FIG. 2, a control device designated as a whole by 77, which is provided in particular with two regulators 79 and 81, is used, for example in the embodiment as a PID controller. As input variables, the controller 79 receives the variable pressure value PM on the medium-pressure side and the regulator 81 receives the high-pressure value PH on the high-pressure side of the input side 13 of the control circuit 15.

Die dahingehende Druckwertvorgabe wird bezogen auf den Regler 81 mit einem vorgebbaren Sollwert Psoii verglichen, der beispielsweise von einer nicht näher dargestellten Rechnereinheit stammt. Der Eingangsdruck pD.soii für den Regler 79 wird der Dämpfungskraftcharakteristik nach Fig.4, umgerechnet auf den Dämpfungsdruck im Arbeitszylinder 29, entnommen. Nach einem linearen Anstiegsvorgang des Dämpfungsdrucks, wie er sich aus der steilen Flanke des Kraftverlaufs in der Diagrammdarstellung in Fig.4 ergibt, wird der Druck im Speicher 27 auf einen vorgebbaren Druckniveau gehalten, das als Eingangsgröße p soii auf die Reglereingangsseite des Reglers 79 gelangt. The pertinent pressure value specification is compared with respect to the controller 81 with a predetermined setpoint Psoii, for example, comes from a computer unit, not shown. The input pressure pD.soii for the controller 79 is the damping force characteristic of Figure 4, converted to the damping pressure in the working cylinder 29 taken. To a linear increase process of the damping pressure, as it results from the steep edge of the force curve in the diagram in Figure 4, the pressure in the memory 27 is maintained at a predetermined pressure level, which passes as an input p soii on the regulator input side of the controller 79.

Vorzugsweise wird die Energiewandlervorrichtung 1 nach der Fig. 2 auf diesem Sol lvorgabewert des Speichers 27 ausgeregelt. Da der Mitteldruckteil der Wandlereinrichtung 7 durch das Rückschlagventil 1 7 vom Hoch- druckteil mit dem Hydrospeicher 27 getrennt ist und selbst nicht über ei nen Speicher verfügt, ist der Mitteldruckteil von einer hohen hydraulischen Steifigkeit gekennzeichnet, die es ermöglicht, den Dämpfungsdruck po und damit die Dämpfungskraft FD im Bereich des linearen Anstiegs in Fig.4 sehr genau zu regeln. Die genannte Eingangsgröße PDSOII wird dabei im Rahmen des Reglers 79 mit der Druckeingangsgröße PM von der Mitteldruckseite stammend abgegl ichen. Weitere zu berücksichtigende Eingangsgrößen bei den Reglern 79 und 81 ist der ausgangsseitige Druckwert PA, der auf der Ausgangsseite 28 des gemeinsamen Steuerkreises 1 5 abgegriffen wi rd. Des Weiteren erhalten beide Regler 79 und 81 eine Drehzahlwertvorgabe n und/oder die Angabe der Winkelgeschwindigkeit ω einer Welle 83 des Generators 25 auf ihrer Eingangsseite, wohingegen ausgangsseitig beide Regler 79, 81 als Stellgröße das Schluckvolumen der Hydromotoren 21 , 23 vorgeben. Für die dahingehende Ansteuerung der Hydromotoren 21 , 23 sind diese bevorzugt als Axialkolbenmaschinen ausgebi ldet, deren Schwenkwinkel stufenlos von der genannten Regeleinrichtung 77 unter Einsatz von nicht näher dargestel lten Stellmitteln ansteuerbar ist. Der Aufbau dahingehender Hydromotoren ist hinreichend bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Zusammenfassend bleibt festzustellen, dass die Energiewandlervorrichtung mit ihrer zugeordneten Regeleinrichtung 77 schnelle Ansteuer- und Regelvorgänge erlaubt, um die gewünschte Dämpfungskraft einzustellen und somit die eingebrachte Wellenenergie entsprechend mittels den genannten Wandlereinrichtungen 5, 7 in elektrische Energie umzuwandeln. Preferably, the energy conversion device 1 according to FIG. 2 is adjusted to this sol lvorgabewert the memory 27. Since the medium-pressure part of the converter device 7 is separated from the high-pressure part with the hydraulic accumulator 27 by the non-return valve 1 7 and does not itself have a memory, the medium-pressure part is characterized by a high hydraulic rigidity, which makes it possible to set the damping pressure p 0 and thus the Damping force FD in the region of the linear increase in Figure 4 to regulate very accurately. The aforementioned input variable PDSOII is hereby adjusted in the context of the controller 79 with the pressure input variable PM coming from the medium-pressure side. Further input variables to be considered in the controllers 79 and 81 is the output-side pressure value PA, which is tapped off on the output side 28 of the common control circuit 15. Furthermore, both controllers 79 and 81 receive a speed value specification n and / or the specification of the angular velocity ω of a shaft 83 of the generator 25 on its input side, whereas on the output side both controllers 79, 81 specify the displacement volume of the hydraulic motors 21, 23 as the manipulated variable. For the pertinent control of the hydraulic motors 21, 23, these are preferably as axial piston machines ausgebi end, the pivot angle is infinitely controlled by said control device 77 using not illustrated dargestel lten actuating means. The structure of such hydraulic motors is well known, so that will not be discussed in more detail here at this point. In summary, it should be noted that the energy conversion device with its associated control device 77 allows fast drive and control operations to set the desired damping force and thus convert the introduced wave energy accordingly by means of said converter means 5, 7 into electrical energy.

Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Energiewandlervorrichtung wird deren Funktion und Wirkungsweise im Nachfolgenden näher erläutert. Die von der Energieanlage 2 bedingt durch die Wellenbewegung zur Verfügung gestellte Ansteuerung für den jewei ligen Aktuator oder Arbeitszylinder 29 führt zu einer Einspeisung von Steuerfluid mit einem variabel sich ändernden Druck PM auf der Eingangsseite 1 3 sowohl von Mitteldruckteil 9 als auch von Hochdruckteil 1 1 . In Phasen geringer Einspeisung als Folge geringer Relativgeschwindigkeiten wird parallel zur Wandlung der gespeicherten Energie die Wandlung der neu eingespeisten Energie durch den Mitteldruckteil 9 mit dem Hydromotor 21 veranlasst, der insoweit den Generator 25 antreibt. Die bei höherer Einspeisung entstehenden überschüssigen Fluid-Volumenanteile, die von dem Mitteldruckteil 9 nicht aufgenommen werden, werden in Richtung des Hochdrucktei les 1 1 verbracht, werden dort in den Hydrospeicher 27 eingespeist und können von dort unmittelbar zum Betrieb des weiteren Hydromotors 23 eingesetzt werden, der, wiederum von der Regeleinrichtung 77 unter Berücksichtigung des Diagramms nach der Fig. 4 angesteuert, den Generator 25 antreibt. Kommt es nun auf der Mitteldruck- oder der Hochdruckseite zu einer Unterversorgung, lässt sich die Energiemenge aus dem Hydrospeicher 27 abrufen und der Generator 25 über den Hydromotor 23 des Hochdruckteils 1 1 ansteuern. Insoweit ist also die Möglichkeit eröffnet, mit einer einzigen Energiewandlervorrichtung 1 eine Vielzahl von Wellenbetriebsvorgängen sicher in elektrische Energie umzuwandeln. Kommt es zu Wellenbewegungen mit ausgesprochen hoher Amplitude, wird das System gegen Überlast geschützt, indem das Fluid über das Druckbegrenzungsventil 63 wiederum auf die Niederdruckseite des Steuerkreises 1 5 geführt wird. Als energetisch besonders günstig hat es sich erwie- sen, die Gesamtanlage auf den Dämpfungskraftsollwert Fsoll zu betreiben, gemäß der Darstellung nach Fig.4, die das Dämpfungsverhalten der Energiewandlereinrichtung betrifft. Es ist selbstredend, dass es sich bei der hydraulischen Schaltplandarstellung nach der Fig. 2 um eine vereinfachte prinzipielle Darstel lung handelt und dass insbesondere die angesprochenen Komponenten wie Arbeitszylinder, Hydrospeicher, Motoren, Schaltventile und dergleichen mehr in Mehrfachanordnung vorhanden sein können. For a better understanding of the energy conversion device according to the invention whose function and operation will be explained in more detail below. The conditional of the power plant 2 provided by the wave motion control for the jewei time actuator or cylinder 29 leads to an injection of control fluid with a variable pressure changing PM on the input side 1 3 both of the medium pressure part 9 and the high pressure part 1. In phases of low feed as a result of low relative velocities, the conversion of the newly fed energy is caused by the medium-pressure part 9 with the hydraulic motor 21 parallel to the conversion of the stored energy, which drives the generator 25 so far. The resulting at higher feed excess fluid volume fractions, which are not absorbed by the medium-pressure part 9 are spent in the direction of Hochdrucktei les 1 1, where they are fed into the hydraulic accumulator 27 and can be used from there directly to the operation of the further hydraulic motor 23, which, in turn driven by the control device 77 taking into account the diagram of FIG. 4, the generator 25 drives. If there is an undersupply on the medium-pressure or high-pressure side, the amount of energy can be called up from the hydraulic accumulator 27 and the generator 25 can be actuated via the hydraulic motor 23 of the high-pressure part 11. In that regard, therefore, the possibility has been opened with a single energy conversion device 1 to safely convert a plurality of wave operations into electrical energy. If it comes to wave movements with a very high amplitude, the system is protected against overload by the fluid via the pressure relief valve 63 is again performed on the low pressure side of the control circuit 1 5. It has proven to be particularly favorable in terms of energy to operate the entire system on the damping force setpoint value Fsoll, as shown in FIG. 4, which relates to the damping behavior of the energy conversion device. It is, of course, that in the hydraulic circuit diagram shown in FIG. 2 is a simplified schematic presen- tation and that in particular the addressed components such as working cylinder, hydraulic accumulator, motors, switching valves and the like may be present more in a multiple arrangement.

Die Fig. 3 zeigt in der Art einer hydraulischen Schaltplandarstellung eine vom Leistungsvermögen her vergrößerte Gesamtanlage 33, die im vorlie- genden Ausführungsbeispiel aus zwei Reihen 35, 37 zweier Energiewandlervorrichtungen nach der Fig. 2 gebildet sind. Dabei wurden für dieselben Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, wie in der Fig. 2 aufgezeigt, und die insoweit getroffenen Ausführungen gelten demgemäß auch für die Ausführungsform nach der Fig. 3. FIG. 3 shows, in the manner of a hydraulic circuit diagram, an overall system 33 which has been enlarged in terms of performance and which in the present exemplary embodiment consists of two rows 35, 37 of two energy converter devices according to FIG. In this case, the same reference numerals have been used for the same components, as shown in FIG. 2, and the statements made so far also apply accordingly to the embodiment according to FIG. 3.

Neben einer redundanten Ausführung, die es beispielsweise erlaubt, bei Ausfall einer Energiewandlervorrichtung 1 mit der noch in Funktion befindlichen anderen weiterzuarbeiten, ermöglicht die dahingehende Lösung auch Wartungsarbeiten an einer stillgesetzten Energiewandlervorrichtung 1 , während die andere noch in Betrieb ist. Vorzugsweise ist jedoch ein Kaskadenbetrieb vorgesehen, der es ermöglicht, mit den unterschiedlichen Reihen 35, 37 an Wandlervorrichtungen 1 unterschiedliche Wellenbereiche bei Betrieb der Energieanlage 2 abzudecken. So kann beispielsweise die eine Reihe 35 kleinere Wellenamplituden auswerten und zur Energiewand- lung heranziehen, wohingegen die andere Reihe 37 in Betrieb gesetzt ist bei Wellen höherer Amplituden. Zur Kopplung der beiden Reihen 35, 37 miteinander dienen zwischen den Reihen angeordnete Schaltventile 85. In addition to a redundant design, which allows, for example, continue to work in the event of failure of a power converter device 1 with the still working in another, the solution also allows maintenance on a shutdown energy converter device 1, while the other is still in operation. Preferably, however, a cascade operation is provided, which makes it possible to cover with the different rows 35, 37 on transducer devices 1 different wavelength ranges during operation of the power plant 2. Thus, for example, one row can evaluate 35 smaller wave amplitudes and use them for energy conversion, whereas the other row 37 is put into operation for waves of higher amplitudes. To couple the two rows 35, 37 together serve arranged between the rows switching valves 85th

Die erfindungsgemäße Lösung braucht nicht auf den Einsatz bei Wellenan- lagen 31 eingeschränkt zu sein, sondern kann auch für sonstige Energieanlagen eingesetzt werden. Anstelle der gezeigten Arbeitszylinder 29 für die erste Wandlereinrichtung 5 kann eine„intermittierend" arbeitende Verdrängungseinrichtung wie eine Hydropumpe oder dergleichen treten. The solution according to the invention does not need to be limited to use with shaft systems 31, but can also be used for other energy systems. Instead of the shown working cylinder 29 for the first converter device 5, an "intermittently" operating displacement device such as a hydraulic pump or the like may occur.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e

Energiewandlervorrichtung für Energieanlagen (2) zum Wandeln von mechanischer in hydraulische und weiter in elektrische Energie, die als Energietransportmedium ein Steuerfluid (3) einsetzt, das von mindestens einer ersten Wandlereinrichtung (5), die die mechanische in hydraulische Energie wandelt, einen variabel sich ändernden Druck erhält und mit mindestens einer zweiten nachfolgenden Wandlereinrichtung (7), die die hydraulische in elektrische Energie wandelt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wandlereinrichtung (7) in einen ersten Steuerkreis (9) und einen zweiten Steuerkreis (1 1 ) unterteilt ist, die beide auf ihrer Eingangsseite (13) mit dem Steuerfluid (3) variablen Drucks von Seiten der ersten Wandlereinrichtung (7) versorgbar sind und die überwiegend unterschiedlich hohe Druckniveaus aufweisen. Energy conversion device for energy installations (2) for converting mechanical into hydraulic energy and further into electrical energy, which uses as control energy transport medium a control fluid (3) which changes variably from at least one first converter device (5) which converts the mechanical into hydraulic energy Receives pressure and with at least a second subsequent converter means (7), which converts the hydraulic into electrical energy, characterized in that the second transducer means (7) in a first control circuit (9) and a second control circuit (1 1) is divided, the both on its input side (13) with the control fluid (3) variable pressure from the first transducer means (7) can be supplied and have the predominantly different levels of pressure.

Energiewandlervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das überwiegend herrschende Druckniveau des ersten Steuerkreises (9) als Mitteldruck und dass des zweiten Steuerkreises (1 1 ) als Hochdruck einstufbar ist. Energy converter device according to claim 1, characterized in that the predominantly prevailing pressure level of the first control circuit (9) as a medium pressure and that of the second control circuit (1 1) can be classified as high pressure.

Energiewandlervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Wandlereinrichtungen (5, 7) Teil eines gemeinsamen fluidführenden Steuerkreises (1 5) sind. Energy converter device according to claim 1 or 2, characterized in that both converter devices (5, 7) are part of a common fluid-conducting control circuit (1 5).

Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruckteil (9) als erster Steuerkreis und der Hochdruckteil (1 1 ) als zweiter Steuerkreis innerhalb des gemeinsamen Steuerkreises (1 5) parallel zueinander geschaltet sind. Energy converter device according to one of the preceding claims, characterized in that the medium-pressure part (9) as the first control circuit and the high-pressure part (1 1) as a second control circuit within the common control circuit (1 5) are connected in parallel.

5. Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruck (9)- und der Hochdruckteil (11) auf ihrer Eingangsseite (13) von einer Ventileinrichtung (17), vorzugsweise in Form eines Rückschlagventils (19), voneinander trenn- bar sind. 5. Energy converter device according to one of the preceding claims, characterized in that the medium pressure (9) - and the high-pressure part (11) on its input side (13) of a valve device (17), preferably in the form of a check valve (19), separated from each other are bar.

6. Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruck(9)- und der Hochdruckteil (11) jeweils einen einstellbaren Hydromotor (21, 23) aufweisen, die gemeinsam an einen Generator (25) angeschlossen sind. 6. Energy converter device according to one of the preceding claims, characterized in that the medium pressure (9) - and the high-pressure part (11) each have an adjustable hydraulic motor (21, 23) which are connected together to a generator (25).

7. Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckteil (11) auf seiner Eingangsseite (13) mindestens einen Hydrospeicher (27) aufweist. 7. Energy converter device according to one of the preceding claims, characterized in that the high pressure part (11) on its input side (13) has at least one hydraulic accumulator (27).

8. Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandlereinrichtung (5) mindestens einen hydraulischen Arbeitszylinder (29) aufweist, der die mechanische Wellenenergie einer Wellenanlage (31) in hydraulische Energie mit variablem Druck (PM) umwandelt. 8. Energy converter device according to one of the preceding claims, characterized in that the first transducer means (5) at least one hydraulic working cylinder (29), which converts the mechanical wave energy of a wave plant (31) in variable-pressure hydraulic energy (PM).

9. Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Bildung einer vergrößerten Gesamtanlage (33) mehrere Reihen (35, 37) von erster und zweiter Wandlerein- richtung (5, 7) miteinander gekoppelt sind. 9. energy conversion device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of rows (35, 37) of the first and second converter device (5, 7) are coupled together to form an enlarged overall system (33).

10. Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung an Wandlereinrichtungen (5, 7) derart erfolgt, dass eine Kaskadenschaltung erreicht ist. Verfahren zum Betrieb einer Energiewandlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der ersten Wandlereinrichtung (5) gelieferte Fluidmenge mit niedrigerem oder mittlerem Druck (PM), bevorzugt von dem Mitteldrucktei l (9) und die Fluidmenge mit dem demgegenüber höheren Druck (PH) bevorzugt von dem Hochdruckteil (1 Ί ) stammend in elektrische Energie umgewandelt wird. 10. Energy converter device according to one of the preceding claims, characterized in that the series connection of converter means (5, 7) takes place such that a cascade connection is achieved. Method for operating an energy conversion device according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of fluid supplied by the first converter device (5) is lower or medium pressure (PM), preferably from the medium pressure element (9) and the fluid quantity with the higher pressure (PH) is preferably converted from the high-pressure part (1 Ί) originating in electrical energy.