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Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie - Dokument DE102006018892B3
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006018892B3 13.12.2007
Titel Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie
Anmelder Kahlstorff, Gerhard, 38302 Wolfenbüttel, DE
Erfinder Kahlstorff, Gerhard, 38302 Wolfenbüttel, DE
DE-Anmeldedatum 18.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006018892
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse F03G 7/08(2006.01)A, F, I, 20060418, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02J 7/32(2006.01)A, L, I, 20060418, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung hat Vorrichtungen und Verfahren zur Energiegewinnung durch bewegte Verkehrsmittel zum Inhalt, wobei die Abgabe der Energie der Verkehrsmittel über Räder und Reifen erfolgt, die entweder an den Verkehrsmitteln befindlich sind oder gesondert angebracht werden müssen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie im Straßenverkehr und im Schienenverkehr. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie bei Aufzugsanlagen, wobei die Aufzugsanlage mindestens eine Beförderungsvorrichtung aufweist, die im Wesentlichen vertikal beweglich angeordnet ist.

Aufgrund der knapper werdenden Ressourcen an fossilen Brennstoffen und der mit der Nutzung dieser Brennstoffe verbundenen Umweltbelastung wird die Suche nach alternativen Energiequellen immer intensiver. Dabei wird aber die Bedeutung von vorhandenen, aber nicht genutzten, großen Energiequellen weitgehend außer Acht gelassen. Betriebsstoffe von Kraftfahrzeugen und Schienenfahrzeugen werden verbraucht, um Fahrzeuge anzutreiben. Die von den Fahrzeugen auf die Fahrbahn und Schienen abgegebenen Drücke und Bremskräfte werden jedoch nicht zur Energiegewinnung genutzt.

Im Bereich der Schienenfahrzeuge sind einige Arten von Gleisbremsen bekannt, die zwar Energie von rollenden Fahrzeugen aufnehmen, diese jedoch nicht nutzen. Im Bereich der Straße sind Fluidsysteme auf der Fahrbahn zur Nutzung von Verkehrszählungen im praktischen Einsatz, wobei auch diese Einrichtungen nicht auf Energieausbeute ausgerichtet sind.

Aus der DE 42 25 578 A1 ist eine Vorrichtung zur Energiegewinnung bekannt, bei der Kolbenzylindereinheiten in der Straße unterhalb einer durch Verkehrsmittel beaufschlagbaren Druckplatte angeordnet sind. Die Kolbenzylindereinheiten sind dabei mit einer Turbine verbunden, die in Bewegung gesetzt wird, sobald die Druckplatte und somit die Kolbenzylindereinheiten mit einer Kraft, zum Beispiel durch ein überfahrendes Fahrzeug, beaufschlagt wird. Wird die Turbine mit einem Generator gekoppelt, so wird bei jedem Überfahren der Druckplatte durch ein Fahrzeug Energie gewonnen.

Aus der DE 196 23 739 A1 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei der eine niederdrückbare Druckschiene in der Fahrbahnoberfläche angeordnet ist, wobei die Druckschiene beim Überfahren durch ein Fahrzeug niedergedrückt wird und so ein Federspeicher und eine damit in Verbindung stehende Hydraulikzylinderanordnung beaufschlagt wird. Mit Hydraulik-Druckleitungen wird ein Hydraulikmotor betrieben, der einen Generator antreibt. Bei jedem Überfahren der Druckschiene wird somit Energie gewonnen.

In der DE 35 42 031 A1 wird eine Vorrichtung zum Umwandeln der Bremsarbeit von fahrenden Kraftfahrzeugen offenbart, die im Wesentlichen aus einer Auffahrts- und Abfahrtsrampe besteht und diese Rampen beim Überfahren durch ein Kraftfahrzeug niedergedrückt werden, wobei Wasser aus den darunter liegenden Wasserkissen in eine Turbine gedrückt wird, welche einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Nachteilig dabei ist, dass diese Rampen relativ weit aus der Fahrbahnoberfläche herausragen müssen, um eine effektive Energiegewinnung gewährleisten zu können.

Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der WO 81/03050 bekannt. Die Vorrichtung weist ein Kissen auf, welches als ein Teil der Fahrbahn ausgebildet ist und mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt ist, so dass darüber fahrende Fahrzeuge das Kissen eindrücken und das in dem Kissen befindliche Gas oder die Flüssigkeit mittels Schläuchen zu einer Turbine leiten, die einen Generator antreibt und so Strom erzeugt. Nachteilig dabei ist, dass das Kissen eine relativ große Abmessung aufweisen muss, um die Turbine effektiv antreiben zu können. Außerdem muss das Kissen in Fahrtrichtung eine bestimmte Länge aufweisen, so dass hier das Problem besteht, dass der fließende Verkehr unnötig behindert wird, da beim Überfahren des Kissens das Fahrzeug abgebremst wird.

Weiterhin ist aus der US 1,393,503 eine Vorrichtung für den Schienenverkehr bekannt, bei der mehrere Zylinder an der Schiene angeordnet sind, die beim Überfahren des Zuges durch das Zugrad niedergedrückt werden. Durch das Niederdrücken der Zylinder wird eine Pumpbewegung ausgeführt, die dann Wasser in einen dafür vorgesehenen Behälter befördern kann. Dadurch wird eine Wasserpumpvorrichtung realisiert, die jedoch lediglich zum Befördern des Wassers über eine längere Strecke ausgelegt ist. Ein Hinweis auf Energiegewinnung in Abhängigkeit mit der Pumpbewegung der Zylinder ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Die vorgenannten Vorrichtungen zur Energiegewinnung haben dabei den Nachteil, dass sie sehr kosten- und wartungsintensiv sind. Der Einbau solcher Systeme muss immer bei der Bauplanung einer Straße oder eines Schienennetzes mit berücksichtigt werden. Des Weiteren haben die Vorrichtungen den Nachteil, dass ihre Komponenten zum Teil nicht einzeln gewartet werden können, so dass hohe Instandhaltungskosten zu erwarten sind.

Im Hinblick darauf ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für den Bereich der Verkehrsmittel eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, mit der im Straßen- und Schienenverkehr Energie erzeugt werden kann. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der Energie in einer Aufzugsanlage zurück gewonnen werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, die mindestens einen Schacht innerhalb einer Fahrspur einer Straße aufweist, in dem mindestens ein Fluid-Zylinder-Element angeordnet und mit Mitteln zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einer Hubbewegung des Fluid-Zylinder-Elementes verbunden ist, und der Schacht mit einer flexiblen Abdeckung versehen ist, die mit dem Fluid-Zylinder-Element derart zusammenwirkt, dass beim Überfahren der Abdeckung durch einen Verkehrsteilnehmer der Fluidzylinder eine Hubbewegung ausführt, wobei oberhalb der seitlichen Elemente des Schachtes zwei Nutelemente angeordnet sind, die in Richtung Schachtmitte abgerundet und zur beweglichen Aufnahme der flexiblen Abdeckung vorgesehen sind, wobei bei einer Mehrzahl von Fluid-Zylinder-Elementen diese einzeln entnehmbar angeordnet sind.

Die Erfindung besteht somit darin, die von bewegten Verkehrsmitteln über Reifen oder Räder bisher ungenutzt abgegebene Energie zu gewinnen durch die Möglichkeit der Verwendung möglichst vieler bereits am Markt eingeführter und ggf. auch standardisierter Bauteile der Vorrichtungen, um eine wirtschaftliche, kostengünstige und wartungsfreundliche, flächendeckende Umsetzung in der Praxis zu erreichen. Die Erfindung ist dabei insofern gewerblich anwendbar, als Firmen und Unternehmen, die sich der Herstellung oder dem Vertrieb von Bestandteilen der Fluidtechnik, der Energiegewinnung, der Energiespeicherung und Energienutzung, der Aufzugstechnik sowie von Zubehör des Straßen- und Eisenbahnbaus widmen, diese Vorrichtung oder Teile davon in ihre Angebotspalette aufnehmen können. Die Eigentümer der Verkehrswege und Aufzugsanlagen, also natürliche oder juristische Personen des Öffentlichen oder des Privaten Rechts, können durch die Nutzung der Erfindung Ausgaben sparen, indem sie die erzeugte Energie selbst verbrauchen oder die erzeugte Energie in das Stromnetz einspeisen und somit Einnahmen erwirtschaften.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Energiegewinnung mittels bewegter Verkehrsmittel, direkt oder unter Verwendung von Druckvorratsbehältern und Energiespeichern. Verkehrsmittel sind dabei Kraftfahrzeuge, wobei dieser Begriff sowohl Kraftfahrzeuge als auch deren Anhänger umfasst. Die Vorrichtung weist dabei geeignet Sicherungselemente im Straßenaufbau auf, wobei die seitlichen Sicherungselemente an ihrer Unterseite durch eine Grundplatte verbunden sind, um einen U-förmigen Schacht zu bilden, der die Elemente der Fluidtechnik, Drainageeinrichtungen und Wartungselemente aufnimmt und wobei dieser Schacht über Halterungsvorrichtungen für die zur installierenden Fluidtechnikelemente und an den Oberseiten über horizontal teilbare Nutelemente verfügt. Die Nutelemente weisen an den zum Schachtspalt gerichteten Enden Abrundungen auf, wobei diese Nuten genügend Spielraum für die Aufnahme der Abdeckelemente auch bei deren größter horizontaler Ausdehnung im Falle der Belastung bieten. Die oberen Nutplatten der seitlichen Sicherungselemente sind dabei lösbar und abnehmbar angeordnet.

In diesen Schacht wird eine Gruppe von Fluidzylindern montiert, wobei die Kolben der Zylinder mit einer Rückdruckeinrichtung, geeigneten Ventilelementen der Fluidtechnik und den erforderlichen Anschluss- und Befestigungselementen ausgestattet sind. Weiterhin sind die Kolbenköpfe der Fluidzylinder jeweils mit einer rechteckigen, nach allen Seiten abwärts abgerundeten Druckplatte ausgestattet, so dass sich die Fluidzylinder und die übrigen Fluidelement nach Lösen der oberen Nutplatten der seitlichen Sicherungselemente einzeln entnehmen lassen. Weiterhin sind die Fluidzylinder arretierbar in Aufnahmeelementen gelagert, wobei deren Form abhängig von der äußeren Form der Fluidzylinder ist. Die Zu- und Ableitungen der Fluidzylinder sind mit Kupplungen und Absperreinrichtungen ausgestattet, um beim Ausfall oder Austausch mindestens eines Zylinders die übrige Anlage mit Fluid versorgen zu können.

Die Abdeckung des Schachtes erfolgt mittels flexibler, stark belastbarer, abriebfester und allseitig dehnbarer Elemente, die in Segmente unterteilt werden können, wobei diese an ihren Längsseiten in den Nuten der seitlichen Sicherungselemente beweglich geführt werden, auf den Köpfen der Fluidzylinder aufliegen und sich an den beiden Schmalseiten der Schachtabdeckung nach außen hin frei ausdehnen können.

Um ein Einfrieren der Vorrichtung zu verhindern, ist es denkbar, dass die Abdeckelemente zusätzlich mit Heizelementen ausgestattet sind.

Vorteilhafterweise ist der Schacht im Wesentlichen quer zur Fahrbahn angeordnet. Die Fluidzylinder sind dabei als Teleskopzylinder ausgestaltet, um eine möglichst geringe Bauhöhe zu erreichen. Des Weiteren weist der Schacht eine Drainageeinrichtung zur Ableitung des Oberflächen- und Kondenswassers auf.

Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr, die mindestens ein an einem Schienenstrank angeordnetes Fluid-Zylinder-Element aufweist, das mit Mitteln zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einer Hubbewegung des Fluid-Zylinder-Elementes verbunden ist und dass derart am Schienenstrang angeordnet ist, dass die Radkränze und/oder die Ränder eines die Vorrichtung überfahrenden Schienenfahrzeuges mit dem Fluid-Zylinder-Element so zusammenwirken, dass das Fluid-Zylinder-Element eine Hubbewegung ausführt.

Im Schienenverkehr (Bahnen, U-und S-Bahnen sowie Straßenbahnen) sind die Einfahrtgleisabschnitte im Bereich der Bahnhöfe oder Haltestellen, die Rangierbahnhöfe sowie die Gefällestrecken, auf denen generell abgebremst wird, besonders interessant für hohe Energiegewinnung. Hier ist ein bedeutender Nebeneffekt zu verzeichnen: Die Bremseinrichtungen der Schienenfahrzeuge werden durch Verminderung der Verschleißerscheinungen an den Bremsbelägen geschont, wenn die Erfindung durchfahren wird. Aber auch hier steht der Anwendung in normalen Gleisabschnitten nichts im Wege, wenn der durch die Erfindung zu überwindende Widerstand den Geschwindigkeitsvorgang für die entsprechende Strecke angepasst wird.

Der Begriff „Schienenfahrzeug" umfasst dabei sowohl Zugmaschinen als auch deren Anhänger. Die Vorrichtung weist mindestens einen geeigneten, auswechselbaren Zylinder der Fluidtechnik an der Innenseite eines Schienenstrangs auf, wobei dieser kolbenseitig ausgestattet ist mit einer Rückdruckeinrichtung für den Eilgang und geeigneten Wegventilen. Der Zylinder verfügt weiterhin kolbenseitig über einen vergrößerten Auffahrkopf, der an den beiden Fahrtrichtungsseiten nach unten abgerundet ist, damit die Radkränze ohne großen Widerstand darauf auflaufen können. Der Kolbenkopf ragt dabei direkt an der Innenseite der Schiene so weit nach oben, dass die Laufkränze der Räder der Schienenfahrzeuge den Druck nach unten abgeben können, ohne dabei die Führungseigenschaft für das Schienenfahrzeug zu verlieren.

Denkbar ist aber auch, dass mindestens ein Fluidzylinder zwischen den beiden Schienen eines Gleises horizontal angeordnet wird, sodass dessen Auffahrkopf von der Innenseite der Laufkränze der Räder den Druck aufnehmen, wobei als Anfahrhilfe geschweifte und mehrfach druckfedernd gelagerte Druckschienen den von den Schienenfahrzeugen abgegebenen Druck auf die Fluidzylinder übertragen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die eine Vorrichtung parallel an den beiden gegenüberliegenden Schienen eines Gleises angebracht wird.

Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn Elemente in einem Schienenstrang angeordnet werden, die mit auswechselbaren Elementen und Zylindern der Fluidtechnik ausgestattet sind. Diese Zylinder weisen kolbenseitig über einen kugelförmigen, etwas über halbschalig kugelgelagerten Kopf auf. Des Weiteren verfügen die Zylinder über eine Kolbenrückdruckvorrichtung für den Eilgang und ragen in einem optimierenden Winkel von unten außen schräg aus der Lauffläche der Schiene heraus.

Die Aufgabe wird auch erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr, die mindestens ein an einen Schienenstrang angeordnetes Antriebsrad aufweist, das an dem Schienenstrang derart angeordnet ist, dass die Radkränze und/oder die Räder eines die Vorrichtung durchfahrenden Schienenfahrzeuges das Antriebsrad in eine Drehbewegung versetzen, wobei das Antriebsrad mit Mitteln zum Erzeugen von elektrischer Energie bei einer Drehbewegung des Antriebsrades verbunden ist.

An den Innenseiten der Schienen werden elastisch gelagerte Rollen in beliebiger Anzahl befestigt, die mit einem flexiblen und abriebbeständigen Verschleißbelag versehen sind, wobei der Radius der Rollen so bemessen wird, dass die Radkränze aller im betreffenden Schienennetz verwendeten Größen die Vorrichtung zwischen der Rollachse und der Schieneninnenseite anfahren können. Dabei sind die Rollen mit deren Achsen starr verbunden, wobei der untere Teil dieser Achsen direkt oder mittels eines Getriebes entweder als Generatorantrieb oder als Antrieb einer Fluidpumpe verwendet wird, die ihrerseits einen Stromerzeugerantrieb antreibt oder einen Druckspeicher bedient.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Generatoren oder Fluidpumpen innerhalb des Schotterbetts des Gleiskörpers in einer druck- und witterungsbeständigen Aufnahmeeinrichtung vorgesehen sind, wobei diese versehen ist mit einer größtmöglichen Abdeckung und einem Bodenablauf für Feuchtigkeit.

Weiterhin wird die Aufgabe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie bei Aufzugsanlagen, wobei die Aufzugsanlage mindestens eine Beförderungsvorrichtung aufweist, die im Wesentlichen vertikal beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Beförderungsvorrichtung mindestens ein die benachbarten, parallel zum Weg der Beförderungsvorrichtung vorhandenen Elemente abtastendes Rad angeordnet ist, wobei das Rad mit mindestens einem Mittel zur Stromerzeugung derart verbunden ist, dass bei Bewegung des Rades Strom erzeugt wird.

Im Bereich der Aufzugstechnik ist die Möglichkeit, Strom durch die Auf- und Abwärtsfahrten der Aufzüge als Nebenprodukt zu erzeugen, ebenfalls noch nicht bedacht bzw. umgesetzt worden. Dabei kommt gerade im Bereich der Aufzugstechnik der Aufladung von Notstromakkumulatoren, die Unterstützung eines vorhandenen Antriebssystems der Aufzugsanlage sowie der generellen Energieversorgung des betreffenden Bauwerkes besondere Bedeutung zu.

Bei den Personen- und Lastenaufzügen besteht auch bei bereits in Betrieb befindlichen Anlagen die Möglichkeit, an den Außenseiten der Lastkörbe mindestens eine, aber auch unter Berücksichtigung der baulichen und technischen Gegebenheiten mehrere Vorrichtungen zur Energiegewinnung anzubringen. Bei Aufzügen wird die Energie durch am Aufzugskorb zusätzlich angebrachte Vorrichtungen, die im Rollkontakt zu den Elementen der Schachtinnenwände stehen, abgenommen.

Unter dem Begriff „Aufzug" wird dabei jede Art von Personen- und Lastaufzug verstanden.

Die Vorrichtung umfasst dabei mindestens einen Stromerzeuger bzw. Dynamo (Generator) an den Außenseiten des Förderkorbs eines Aufzuges, wobei dieser so angebracht wird, dass die Energieaufnahme durch mindestens ein die Elemente der Innenwände des Aufzugsschachtes elastisches Rad erfolgt.

Vorteilhafterweise ist die Haltevorrichtung so bemessen, dass sie mindestens zwei Generatoren aufnehmen kann.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung in ihrer Halterung beweglich gelagert ist. Die Haltung verfügt dabei über zwei Einstellungen, von denen eine die Vorrichtung in Arbeitsstellung hält und die andere so angebracht ist, dass bei Aufwärtsfahrten des Aufzuges die Vorrichtung keinen Kontakt zu den Elementen der Aufzugsschachtinnenwand hat. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Positionsverschiebung der Vorrichtung durch eine geeignete Schaltung und Vorrichtung erfolgt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 – schematisch Darstellung der Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie im Straßenverkehr;

2 – schematische Darstellung der Anordnung der Fluid-Zylinder-Elemente;

3 – schematische Darstellung der Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr;

4 – schematische Darstellung der Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr mit horizontal angeordneten Druckschienen;

5 – schematische Darstellung der Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr mit am Schienenstrang angeordneten Antriebsrädern;

6 – schematische Darstellung der Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr mit im Schienenstrang angeordneten Auffahrköpfen;

7 – schematische Darstellung der Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie bei Aufzugsanlagen.

Im Bereich des Straßenbaus kann es in Abschnitten, in denen eine Reduzierung der Geschwindigkeit generell geboten ist (zum Beispiel zur Verkehrsberuhigung, vor großen Ampelanlagen, vor Kreisverkehren, vor Maut- und Grenzhaltepunkten etc.) zu besonders großen Energieausbeuten kommen. Aber auch der Einbau der Erfindung in die normale Straßenführung, ggf. verbunden mit einem vorgeschalteten Verkehrzeichen „Achtung Bodenwelle", ist bei großem Verkehrsaufkommen sehr erfolgreich.

Ausführungsbeispiel Straße

Die Ausführung der Vorrichtung erklärt sich folgendermaßen: Beim Neubau oder bei der Sanierung von Straßen sowie gezielt als nachträgliche Einzelmaßnahme werden über die gesamten Fahrbahnbreiten hinweg Elemente (1a, 1b) in den Straßenkörper eingebaut, die – ähnlich den Anschlusselementen zwischen Fahrbahnen und Brückenbauwerken – so ausgestaltet werden, dass die Abbrüche des Straßenkörpers und des Straßenbelages auf beiden Seiten gesichert werden. Zusätzlich sind diese Elemente an ihrer Unterseite mit einem horizontalen Element (1c) verbunden. So entsteht – neben der erreichten Stabilität – zwischen den seitlichen Sicherungselementen der Platz zur Aufnahme der quer zur Fahrbahn nebeneinander angeordneten Zylinder der Fluid-Technik (2), die einzeln auswechselbar miteinander verbunden sind, der Zubehörteile der Fluidtechnik sowie für Drainageeinrichtungen zur Ableitung des Oberflächen- und Kondenswassers, außerdem für Wartungselemente.

Wegen der beschränkten Einbauhöhe und dem daraus resultierenden, geringen Hub bieten sich hier ggf. Teleskopzylinder an. Die Kolbenstangen werden dabei – um eine größere Fläche, angepasst an den jeweiligen Abstand der seitlichen Sicherungselemente zueinander an den Längsseiten der Vorrichtung, abzudecken – mit rechteckigen, allseitig nach unten abgerundeten Druckplatten als Kopf (3) ausgestattet. Die Fluidzylinder (2) werden mit einer Rückdrückeinrichtung, z.B. Schraubendruckfedern, ausgestattet, um die Kolbenstangen im unbelasteten Zustand in der höchsten Position zu halten bzw. nach beendeter Belastung sofort wieder in diese Position zu bringen (Eilgang) und gleichzeitig neues Fluid aufzunehmen, damit der nächste Arbeitsgang in Form von Energieaufnahme und -abgabe erfolgen kann. Dabei muss ein Einlassventil nach erfolgter Fluidaufnahme im Zylinder bei Erreichen der höchsten Position von dessen Kolben schließen und ein Auslassventil muss variabel druckgesteuert bei Belastung die im Zylinder aufgestauten Fluide in das Energiegewinnungssystem abgeben. Es sind geeignete Ventile und Bauteile nach dem Stand der Technik zu verwenden.

Der Zwischenraum zwischen den seitlichen Elementen wird über den Kolbenköpfen fahrbahnseitig abgedeckt durch flexible Elemente (4), die sich allseitig dehnen können. Zusätzlich können sie noch mit Heizelementen versehen werden, die aus dem vor Ort gewonnenen Strom mitgespeist werden, um die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung auch bei Frost zu gewährleisten. Diese flexiblen Elemente werden in Nuten (5a, 5b), die sich horizontal an der Oberseite der seitlichen Sicherungselemente befinden, geführt. Die der Straßenoberfläche angepassten Flächen der oberen Nutplatten (5a) müssen rutsch- und abriebfest ausgestattet und abnehmbar sein. Dadurch wird der Fahrkomfort und die Sicherheit im Straßenverkehr nicht übermäßig eingeschränkt und das Oberflächenwasser von den Fluidelementen weitgehend ferngehalten.

Um Wartungsfreundlichkeit zu gewährleisten, werden die Fluidzylinder einzeln in Befestigungselementen (6) auf der unteren Innenfläche des u-förmigen Schachtes, ggf. mit einer Schnellverschluss-Einrichtung, befestigt. Weiterhin werden die Zu- und Ableitungen jedes Zylinders, die in Hauptleitungen münden, durch Aussparungen (7) in den Befestigungselementen (6) weggeführt und mit Abstellern und Kupplungen versehen, um den Austausch einzelner Zylinder (2) ohne Beeinträchtigung der übrigen Anlage vornehmen zu können. Die Hauptleitungen der Fluidversorgung und -entsorgung, welche Anschlüsse für alle Zylinder (2) aufweisen, münden einerseits in einem belüfteten Fluid-Vorratsbehälter der durch die in den vorigen Arbeitsgängen in der Energieumwandlung verbrauchten Fluide gespeist wird, und andererseits in der der Energieumwandlung. Es kann so

  • a) unmittelbar eine Dynamo oder Generator angetrieben werden, der die so erzeugte elektrische Energie entweder sofort dem Stromnetz zur Verfügung stellt oder sie vorerst in Akkumulatoren oder ähnlichen, diesem Zweck dienenden Einrichtungen speichert, oder
  • b) der abgegebene Druck durch Elemente der Fluidtechnik in einem Druckvorratsbehälter gespeichert werden, um so eine gleichmäßige, von Druckintervallen unabhängige Stromerzeugung vornehmen zu können, bzw. den Strom dann erzeugen zu können, wenn es die Spitzenabnahmezeiten im Netz, also der Markt, sinnvoll erscheinen lassen. Diese Einrichtungen befinden sich vorzugsweise in einem neben der Straße aufgestellten Wartungscontainer. Befestigung, Fluidelemente und Elektrotechnikelemente, die noch zum Aufbau der gesamten Vorrichtung benötigt werden, sind Stand der Technik und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.

Ausführungsbeispiel Schiene

Direkt an der Innenseite der Schiene (8) werden Fluid-Zylinder (2), mindestens aber einer, ausgestattet mit in beiden Fahrtrichtungen abgerundeten und parallel zur Schiene beidseitig abgeflachten Köpfen (9) in beliebiger Zahl vertikal nacheinander so angeordnet, dass die Radkränze der Schienenfahrzeuge deren Kolben beim Überfahren eindrücken und so Energie abgeben. Auch hier müssen die Fluid-Zylinder (2) kolbenseitig mit einer Rückdrückeinrichtung, beispielsweise mit einer Druckschraubenfeder, ausgestattet sein, um die Bereitschaft zur Energieaufnahme nach einem abgeschlossenen Vorgang sofort wieder herzustellen (Eilgang). Der Aufbau der Energiegewinnung im weiteren Verlauf ist gleich dem, der beim Ausführungsbeispiel Straße beschrieben worden ist. Befestigung, Fluidelemente und Elektrotechnikelemente, die noch zum Aufbau der gesamten Einrichtung benötigt werden, sind Stand der Technik und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die Fluid-Zylinder (2) zwischen den beiden Schienen (8) eines Gleises horizontal so anzuordnen, dass durch die Radkränze eines Schienenfahrzeugs (10) eine mit einer geschweiften Anfahrhilfe (11) ausgestattete und mehrfach gelagerte (12) Druckschiene (13) von der Bahnschiene (8) weg nach innen gedrückt wird und dadurch den oder die mit der dieser Druckschiene (13) verbundenen Fluid-Zylinder (2) anspricht. Eine Anordnung zweier solcher Systeme auf einer Höhe gegenüberliegend in einem Gleis, wie in 4 dargestellt, bietet sich dabei besonders an, weil die gleichzeitig aufgenommenen Kräfte die ruhige Lage der Gleise bei der Energieabgabe der Fahrzeuge begünstigen. Der Aufbau der Energiegewinnung im weiteren Verlauf ist gleich dem, der beim Ausführungsbeispiel Straße beschrieben wurde. Befestigung, Fluidelemente und Elektrotechnikelemente, die noch zum Aufbau der gesamten Einrichtung benötigt werden, sind Stand der Technik und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, in einen optimalen Abstand zur Innenseite der Schiene Generatoren (14) oder Fluidpumpen (14), auch mit Getriebe, anzubringen, die zur Schienenseite (18) hin federnd gelagert sind und die über eine Antriebsachse (15) verfügen, auf deren nach oben gerichtetem Ende ein Antriebsrad (16) mit einem reifenförmigen, besonders abriebfestem und flexiblem Belag angebracht wird. Die Generatoren (14) oder Fluidpumpen (14) werden innerhalb des Schotterbettes in einer druck- und witterungsbeständigen Aufnahmeeinrichtung, die mit einer gitterförmigen Abdeckung versehen ist und die über einen Bodenablauf für Niederschlagswasser verfügt, aufgenommen. Der Radius des kompletten Antriebsrades (16) mit Belag (17) muss dabei so groß gewählt werden, dass Radkränze (10) aller Ausführungsformen, die in dem jeweils betroffenen Schienennetz bei den Schienenfahrzeugen verwendet werden, immer in dem Bereich zwischen der Antriebsachse (16a) des Generators oder der Fluidpumpe einerseits und der Innenseite der Schiene (18) andererseits die Vorrichtung anfahren. Das Antriebsrad (16) des Generators oder der Fluidpumpe nimmt dann die Energie von den rollenden Radkränzen der Schienenfahrzeuge (10) in Form von Dreharbeit auf. Der durch einen Generator (14) erzeugte elektrische Strom kann dann entweder sofort dem Netz zur Verfügung gestellt oder aber in Akkumulatoren oder ähnlichen, diesem Zweck dienenden Einrichtungen gespeichert werden, um bei Bedarf abrufbar zu sein. Ebenso kann der erzeugte Strom bzw. der Fluiddruck – falls Fluidpumpen installiert werden – auch dazu verwendet werden, mittels Elementen der Elektro- und Fluidtechnik einen Druckvorratsbehälter zu bedienen, aus dem dann bei Bedarf mit konstantem Druck ein weiterer Generator (14) zur Stromerzeugung angetrieben werden kann. Befestigung, Fluidelemente und Elektrotechnikelemente, die noch zum Aufbau der gesamten Einrichtung benötigt werden, sind Stand der Technik und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, in einen Schienenstrang kompakte Elemente einzubauen, die Fluid-Zylinder (2) enthalten. Diese Zylinder sind mit einer etwas mehr als halbschalig gelagerten Kugel als Kopf und einer kolbenseitigen Rückdruckeinrichtung, etwa einer Druckschraubenfeder, für den Eilgang ausgestattet und ragen in einem zu optimierenden Anstellwinkel so aus der Lauffläche der Schiene (20) heraus, das beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug die Laufflächen der Fahrzeugräder (21) die Fluid-Zylinder niederdrücken und so die Energie der Fahrzeuge abgeben. Die Befestigung dieser Elemente geschieht durch Einfügen in einen Schienenstrang. Der Aufbau der Energiegewinnung im weiteren Verlauf ist gleich dem, der beim Ausführungsbeispiel Straße beschrieben worden ist. Befestigung, Fluidelemente und Elektrotechnikelemente, die noch zum Aufbau der gesamten Einrichtung benötigt werden, sind Stand der Technik und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.

Ausführungsbeispiel Aufzug

An einem Aufzugskorb (22) wird an dessen Außenseite mindestens ein in Richtung eines Kontaktmediums druckfedernd gelagerter Generator (23) angebracht, der auch mit einem Getriebe versehen werden kann. Der druckfedernd gelagerte Generator (23) bzw. – wenn zusätzlich vorhanden – das Getriebe desselben wird angetrieben durch mindestens eine auf einer Antriebsachse montiertes Laufrad (24), das federnd an die Innenseite des Aufzugsschachtes (25) oder an eine an der Schachtinnenwand angebrachten Vorrichtung angepresst wird und so durch Rollarbeit die Energie des sich auf- und abwärts bewegenden Korbes überträgt. Es können auch zwei druckfedernd gelagerte Generatoren (23) von einer Halterung (26) aufgenommen werden, um einen ruhigen Lauf zu erzielen.

Die Stromleitungen, die vom Generator abgehen, können zusammen mit den Stromversorgungskabeln des Aufzugskorbes weggeführt werden. Die erzeugte Elektroenergie kann entweder unmittelbar oder nach Speicherung in einem geeigneten Energiespeicher, wie beispielsweise einem Akkumulator, verwendet werden. Alternativ ist auch die Bedienung eines Druckvorratsbehälters durch Einsatz einer Fluidpumpe – wie im Beispiel Straße beschrieben – zur späteren Stromerzeugung möglich.

Alternativ kann der druckfedernd gelagerte Generator (23) auch so beweglich in der Halterung gelagert werden, dass er über entsprechende Rasten oder andere Verstellmöglichkeiten an der aufzugskorbseitigen Halterung nur bei Abwärtsfahrten aktiviert ist und bei Aufwärtsfahrten durch eine elektrische, mechanische, magnetische, hydraulische oder eine Mischform daraus gestaltete Schaltung von den Kontaktflächen an der Innenseite des Aufzugsschachtes abgenommen wird, um einen erhöhten Energieverbrauch des Aufzugs zu vermeiden.

1a
Seitliches Sicherungselement
1b
Seitliches Sicherungselement
1c
Unteres horizontales Element
2
Fluid-Zylinder
3
allseitig abgerundete Kopfplatte des Fluid-Zylinders
4
Flexibles Abdeckelement
5a
Nutelement
5b
Nutelement
6
Befestigungselement für Fluid-Zylinder
7
Aussparung zur Aufnahme der Zu- und Ableitung des Fluid-Zylinders
8
Schiene
9
in beiden Fahrtrichtungen abgerundeter Kopf des Fluid-Zylinders
10
Radkränze eines Schienenfahrzeugs
11
geschweifte Anfahrhilfe
12
Lagerung der Druckschiene
13
Druckschiene
14
Generator oder Fluidpumpe
15
Antriebsachse für Generator oder Fluidpumpe
16
Antriebsrad
16a
Antriebsachse
17
Belag des Antriebsrades
18
Innenseite der Schiene
19
etwas mehr als halbschalig gelagerter Kugelkopf der Kolbenstange
20
Lauffläche der Schiene
21
Lauffläche der Fahrzeugräder
22
Aufzugskorb
23
druckfedernd gelagerter Generator
24
auf Antriebsachse montiertes Laufrad
25
Innenwand des Aufzugsschachtes
26
Halterung


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie im Straßenverkehr, die mindestens einen Schacht innerhalb einer Fahrspur einer Straße aufweist, in dem mindestens ein Fluid-Zylinder-Element (2) angeordnet und mit Mitteln zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einer Hubbewegung des Fluid-Zylinder-Elementes (2) verbunden ist, und der Schacht mit einer flexiblen Abdeckung (4) versehen ist, die mit dem Fluid-Zylinder-Element (2) derart zusammenwirkt, dass beim Überfahren der Abdeckung (4) durch einen Verkehrsteilnehmer der Fluid-Zylinder eine Hubbewegung ausführt, wobei oberhalb der seitlichen Elemente (1a, 1b) des Schachtes zwei Nutelemente (5a, 5b) angeordnet sind, die in Richtung Schachtmitte abgerundet und zur beweglichen Aufnahme der flexiblen Abdeckung (4) vorgesehen sind, wobei bei einer Mehrzahl von Fluid-Zylinder-Elementen (2) die Fluid-Zylinder-Elemente (2) einzeln entnehmbar angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht im Wesentlichen quer zur Fahrbahn angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder des Fluid-Zylinder-Elementes (2) ein Teleskopzylinder ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) in einem Aufnahmeelement (6) arretierbar angeordnet ist, wobei das Aufnahmeelement (6) in dem Schacht angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) eine Rückdruckeinrichtung, insbesondere eine Rückdruckfeder, aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht eine Drainageeinrichtung zur Ableitung des Oberflächen- und Kondenswassers aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Heizelemente aufweist, welche durch die mittels der Vorrichtung erzeugte elektrische Energie gespeist werden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) eine nach unten abgerundete Druckplatte (3) aufweist. Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr, die mindestens ein an einem Schienenstrang (8) angeordnetes Fluid-Zylinder-Element (2) aufweist, das mit Mitteln zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einer Hubbewegung des Fluid-Zylinder-Elementes (2) verbunden ist und das derart am Schienenstrang (8) angeordnet ist, dass die Radkränze (10) und/oder die Räder eines die Vorrichtung überfahrendes Schienenfahrzeug mit dem Fluid-Zylinder-Element (2) so zusammenwirken, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) eine Hubbewegung ausführt. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) senkrecht an der Innenseite des Schienenstranges (8) angeordnet ist, wobei die Randkränze (10) und/oder die Räder eines die Vorrichtung überfahrenden Schienenfahrzeug den Zylinder des Fluid-Zylinder-Elementes (2) niederdrücken. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) einen Auffahrkopf (9) aufweist, der auf mindestens einer Seite abgerundet ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) horizontal in Richtung Schienenstrang (8) angeordnet ist, wobei die Randkränze (10) und/oder die Räder eines die Vorrichtung überfahrenden Schienenfahrzeugs den Zylinder des Fluid-Zylinder-Elementes (2) in Richtung Gleismitte zusammendrücken. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine an der Innenseite des Schienenstranges (8) angeordnete Druckschiene (13) aufweist, die in Richtung Gleismitte beweglich geführt und mit dem Fluid-Zylinder-Element (2) derart verbunden ist, dass die Randkränze (10) und/oder die Räder eines die Vorrichtung überfahrendes Schienenfahrzeug die Druckschiene (13) in Richtung Gleismitte treiben und somit den Zylinder des Fluid-Zylinder-Elements (2) zusammendrücken. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschiene (13) beidseitig in Fahrtrichtung eine Anfahrtshilfe (11) aufweist, die zur Gleismitte hin abgeschrägt ist. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschiene (13) an mindestens einem Ende geführt ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) einen Auffahrkopf (19) aufweist, der in der Lauffläche (20) des Schienenstranges (8) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffahrkopf (19) im Wesentlichen halbkugelförmig ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Zylinder-Element (2) eine Rückdruckeinrichtung, insbesondere eine Rückdruckfeder, aufweist, die zum schnellen Zurückführen des Zylinders des Fluid-Zylinder-Elementes (2) in die Ausgangsposition eingerichtet ist. Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie im Schienenverkehr, die mindestens ein an einem Schienenstrang (8) angeordnetes Antriebsrad (16) aufweist, das an dem Schienenstrang (8) derart angeordnet ist, dass die Radkränze (10) und/oder die Räder eines die Vorrichtung überfahrenden Schienenfahrzeuges das Antriebsrad (16) in eine Drehbewegung versetzen, wobei das Antriebsrad (16) mit Mitteln zum Erzeugen von elektrischer Energie bei einer Drehbewegung des Antriebsrades (16) verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (16) zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem Generator (14) und/oder einer Fluidpumpe (14) verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (16) über eine Getriebestufe mit mindestens einem Mittel zum Erzeugen von elektrischer Energie bei einer Drehbewegung des Antriebsrades (16) verbunden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Mehrzahl von Fluid-Zylinder-Elementen (2) die Fluid-Zylinder-Elemente (2) einzeln entnehmbar angeordnet sind. Vorrichtung zur Energiegewinnung von elektrischer Energie bei Aufzugsanlagen, wobei die Aufzugsanlage mindestens eine Beförderungsvorrichtung aufweist, die im Wesentlichen vertikal beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Beförderungsvorrichtung mindestens ein die benachbarten parallel zum Weg der Beförderungsvorrichtung vorhandenen Elemente abtastendes Rad angeordnet ist, wobei das Rad mit mindestens einem Mittel zur Stromerzeugung derart verbunden ist, dass bei Bewegung des Rades Strom erzeugt wird. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Stromerzeugung ein Generator ist. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Stromerzeugung ein Fluid-Element ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad elastisch angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad in einer Halterung feststellbar gelagert ist. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Rades in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung der Beförderungsvorrichtung erfolgt. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad bei einer Aufwärtsbewegung der Beförderungsvorrichtung keinen Kontakt mit den parallel zum Weg der Beförderungsvorrichtung verlaufenden Elemente der Aufzugsanlage hat.






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