CZ2013465A3 - Rekuperacní lanové zarízení s palivovými clánky a zpusob pohonu tohoto zarízení - Google Patents

Abstract

Rekuperacní lanové zarízení s palivovými clánky se skládá z navíjecího zarízení (3), brzdového systému (4), prevodového mechanismu (7), spojek (5, 6), tocivého generátoru (8) elektrického napetí, elektrického prepínace (13), elektromotoru (9), palivových clánku (10), snímace (14) rychlosti lanového vozíku, ovládacího panelu (12), rídicího systému (11), zásobníku (15) kyslíku a zásobníku (16) vodíku. Navíjecí zarízení (3) vybavené brzdovým systémem (4) je pripojeno pres prevodovku (7) prostrednictvím spojky (5) s tocivým generátorem (8) elektrického napetí, který je pres prepínac (13) v poloze I propojen s palivovými clánky (10), které jsou napojeny na zásobník (15) kyslíku, zásobník (16) vodíku a zásobník (17) vody, a pres prepínac (13) v poloze II jsou palivové clánky (10) propojené s elektrickým motorem (9), který je prostrednictvím spojky (6) spojený s navíjecím zarízením (3). Zpusob pohonu tohoto rekuperacního lanového zarízení probíhá tak, ze elektrické napetí generátoru (8) se pouzívá pro elektrolýzu vody v palivovém clánku (10), pricemz kyslík a vodík vznikající pri elektrolýze v tomto palivovém clánku (10) se ukládají v zásobnících (15 a 16), které slouzí jako akumulátory gravitacní energie lanového vozíku s nákladem ve forme chemické energie. Kyslík ze zásobníku (15) a vodík ze zásobníku (16) se slucují na vodu v palivovém clánku (10) a elektrické napetí, které se pritom generuje, se pouzívá k napájení elektromotoru (9), který se pouzívá k pohonu lanového vozíku bez nákladu.

Description

Vynález se týká rekuperačního lanového zařízení zejména pro přibližování dřeva, které je tvořeno pohonnou jednotkou s palivovými články.

Dosavadní stav

Dosud používané lesní lanovky maří přebytečnou kinetickou a polohovou energii nákladu přibližováním po nosném laně dolů svahem na tepelnou energii v provozních brzdách pohonných bubnů. Provozní brzdy bývají konstrukčně nej častěji realizovány jako bubnové, kotoučové nebo pásové. V provozu se intenzivně zahřívají a opotřebovávají, proto se používají i odlehčovací brzdy. Odlehčovací brzdy bývají nejčastěji realizovány jako aerodynamické, resp. elektrické na bázi vířivých proudů.

Známé je také řešení podle vynálezu prof. Roška č. 261066, 1988, B 61 B 7/00 s názvem Visutý lanový vytahovač. Visutý lanový vytahovač je zařízení, které umožňuje využít přebytečnou energii nákladu na vytahování dalšího nákladu pod nosné lano v překrytém čase.

V oblasti rekuperačních lanových zařízení je známo také řešení podle vynálezu č. 286944 s názvem Rekuperační lanové zařízení pro těžbu dřeva. Toto rekuperační lanové zařízení pro těžbu dřeva je tvořeno elektrickou pohonnou jednotkou s rekuperací energie prostřednictvím točivého generátoru elektrického napětí.

Dále je známo řešení podle vynálezu č. 287413 s názvem Termoelektrické rekuperační lanové zařízení. Jde o rekuperační lanové zařízení s elektrickým pohonem resp. hybridním pohonem, které využívá termoelektrické články v brzdovém systému navíjecího zařízení na rekuperací energie.

Dále je známo řešení podle vynálezu č. 287411 s názvem Hydraulické rekuperační lanové zařízení. Jde o rekuperační lanové zařízení s hydraulickým pohonem, které využívá k rekuperací energie hydraulický akumulátor.

Dále je známo řešení podle vynálezu č. 287412 s názvem Pneumatické rekuperační lanové zařízení. Jde o rekuperační lanové zařízení, které využívá k rekuperací energie pneumatický akumulátor energie.

Dále je známo řešení podle vynálezu č. 287441 s názvem Mechanické rekuperační lanové zařízení se setrvačníkem. Jde o rekuperační lanové zařízení, které využívá setrvačníkový akumulátor energie.

Tato rekuperační lanová zařízení nevyužívají na rekuperací gravitační energie vozíku s nákladem palivové články. Na akumulování energie lanového vozíku s nákladem ve fázi gravitačního přibližování používají principy, které se vyznačují nižší účinností přeměny energie, nižším výkonem, nebo vyšší konstrukční složitostí.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje rekuperační lanové zařízení zejména na přibližování dřeva po nosném laně v plném závěsu dolů svahem, které je tvořeno palivovými články. Podstata zařízení spočívá v tom, že při jízdě lanového vozíku s nákladem dolů svahem je přebytečná gravitační energie lanového vozíku a nákladu použita pro elektrolýzu vody v palivovém článku. Elektrolýzou vznikající vodík a kyslík jsou uskladněny v zásobnících, které slouží jako akumulátor energie. Zpětně se energie získává slučováním vodíku a kyslíku, tzv. studeným spalováním, které probíhá za vzniku elektrického napětí

v palivových článcích. Generované elektrické napětí je použito k napájení lanového zařízení, např. na vytažení prázdného vozíku po nosném laně zpět nahoru svahem.

Zařízení podle vynálezu se vyznačuje tím, že je energeticky úsporné a ekologicky čisté.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí obr. 1, který znázorňuje konstrukční uspořádání zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Lanové zařízení podle obr. 1 je složeno z navíjecího zařízení 3, tažného lana 2, brzdy 4, spojky 5 a 6, převodovky 7, elektrického generátoru 8, elektrického motoru 9, elektrického přepínače 13, baterie 10 palivových článků, zásobníku 15 kyslíku, zásobníku 16 vodíku, zásobníku 17 vody, snímače 14 rychlosti tažného lana 2, ovládacího panelu 12, elektronického řídicího systému 11.

Zařízení podle obr. 1 pracuje následujícím způsobem. Pokud přijde z ovládacího panelu 12 do elektronického řídicího systému 11 povel pro gravitační přibližování dolů svahem, elektronický řídící systém 11 rozepne spojku 6, sepne spojku 5, odbrzdí pomocí brzdy 4 navíjecí zařízení 3 a přepne elektrický přepínač 13 do polohy I. Tažné lano 2 se vlivem gravitační energie, resp. gravitační síly lanového vozíku a nákladu začne vytahovat z naviječe 3 a uvede navíjecí zařízení 3 do rotačního pohybu. Rotační pohyb navíjecího zařízení 3 se přes spojku 5 a převodovku 2 přenáší do elektrického generátoru 8. Během přibližování nákladu elektronický řídící systém 11 sleduje rychlost odvíjení tažného lana 2 z navíječe 3 pomocí snímače 14 rychlosti tažného lana 2. Na základě údaje čidla 14 rychlosti tažného lana elektronický řídící systém 11 řídí řazení převodových stupňů v převodovce 7 tak, aby rychlost pohybu lanového vozíku s nákladem dosahovala předepsanou rychlost. V případě, že přeřazování rychlostních stupňů v převodovce nepostačuje a rychlost vozíku s nákladem se zvětšuje, uvede elektronický řídící systém 11 do činnosti brzdu 4. Elektrický generátor 8 v této fázi generuje elektrické napětí, které je použito na elektrolýzu vody, která se nachází v zásobníku 17. Při elektrolýze vzniká vodík, který se skladuje pro pozdější použití v zásobníku 15 a kyslík, který se skladuje pro pozdější použití v zásobníku 16. Po ukončení přibližování elektronický řídící systém 11 odpojí spojku 5 a zabrzdí brzdu 4.

Pokud přijde z ovládacího panelu 12 do elektronického řídicího systému 11 povel pro vytažení prázdného lanového vozíku zpět nahoru svahem, elektronický řídící systém 11 rozepne spojku 5, sepne spojku 6, odbrzdí pomocí brzdy 4 navíjecí zařízení 3 a přepne elektrický přepínač 13 do polohy II. Na elektrický motor 9 je přes elektrický přepínač 13 přivedeno elektrické napětí, které vzniká v palivových článcích 10 při slučování vodíku a kyslíku ze zásobníků 15 a 16. Výsledkem chemické reakce je voda, která se ukládá v zásobníku 17. Kroutící moment elektromotoru 9 se přenáší přes spojku 6 do navíjecího zařízení 3. Rychlost navíjení tažného lana 2 je sledována elektronickým řídícím systémem Lina základě údajů snímače 14 rychlosti tažného lana 2 a na žádanou hodnotu je regulována elektronickým řídícím systémem 11 se zabudovaným frekvenčním měničem.

Brzda 4 se používá nejen k přibrzďování lanového vozíku ale i na ukotvení lanového vozíku na nosném laně 1.

Zařízení je možné použít všude tam, kde je možné přibližovat náklad, resp. dřevo dolů svahem.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   -3» *

   pyžois-ms

   1. Rekuperační lanové zařízení s palivovými články, které se skládá z navíjecího zařízení (3), brzdového systému (4), převodového mechanismu (7), spojek (5, 6), točivého generátoru (8) elektrického napětí, elektrického přepínače (13), elektromotoru (9), palivových článků (10), snímače (14) rychlosti lanového vozíku, ovládacího panelu (12), řídicího systému (11), zásobníku kyslíku (15) a zásobníku vodíku (16) vyznačující se tím, že navíjecí zařízení (3) vybavené brzdovým systémem (4) je připojeno přes převodovku (7) prostřednictvím spojky (5) s točivým generátorem (8) elektrického napětí, který je přes přepínač (13) v poloze I propojen s palivovými články (10), které jsou napojeny na zásobník kyslíku (15), zásobník vodíku (16) a zásobník vody (17), přes přepínač (13) v poloze II jsou palivové články (10) propojené s elektrickým motorem (9), který je prostřednictvím spojky (6) spojený s navíjecím zařízením (3).
2. 2. Rekuperační lanové zařízení s palivovými články podle nároku ^vyznačující se tím, že řídící systém (11) je propojen elektrickými vodiči s brzdovým systémem (4), spojkami (5, 6), převodovkou (7), elektromotorem (9), snímačem (14) rychlosti lanového vozíku a ovládacím panelem (12).
3. 3. Způsob pohonu rekuperačního lanového zařízení s palivovými články podle nároku lj vyznačující se tím, že:

   a. elektrické napětí generátoru (8) se používá pro elektrolýzu vody v palivovém článku (10),

   b. kyslík a vodík vznikající při elektrolýze v palivovém článku (10) se ukládají v zásobnících (15) a (16), které slouží jako akumulátory gravitační energie lanového vozíku s nákladem ve formě chemické energie,

   c. kyslík ze zásobníku (15) a vodík se zásobníku (16) se slučují na vodu v palivovém článku (10) a elektrické napětí, které se přitom generuje se používá k napájení elektromotoru (9), který se používá k pohonu lanového vozíku bez nákladu.
4. 4. Způsob pohonu rekuperačního lanového zařízení s palivovými články podle nároků 1 a 3^vyznačující se tím, že:

   a. ve fázi gravitačního přibližování vozíku a nákladu dolů svahem se rozepne spojka (6), sepne spojka (5), odbrzdí se brzda (4) pro navíjecí zařízení (3), elektrický přepínač (13) se uvede do polohy I; gravitační energií se zabezpečuje pohyb lanového vozíku a nákladu dolů svahem a uvádí se do rotačního pohybu navíjecí zařízení (3) prostřednictvím lana (2), rotační pohyb z navíjecího zařízení (3) uvádí do pohybu prostřednictvím spojky (5) a převodovky (7) elektrický generátor (8), elektrickým generátorem (8) se generuje elektrické napětí, elektrickým napětím se v palivových článcích (10) realizuje elektrolýza vody, elektrolýzou vody v palivových článcích (10) se — 3 —

   vytváří vodík a kyslík, vodík se akumuluje v zásobníku (15) a kyslík se akumuluje v zásobníku (16),

   b. ve fázi vytahování lanového vozíku bez nákladu vzhůru svahem se rozepne spojka (5), sepne spojka (6), odbrzdí se brzda (4) pro navíjecí zařízení (3), elektrický přepínač (13) se uvede do polohy II; v palivových článcích ( 10) se slučováním vodíku ze zásobníku (15) a kyslíku ze zásobníku (16) vytváří elektrické napětí, elektrické napětí se přivádí na elektrický motor (9) a pohání elektrický motor (9), kroutící moment z elektrického motoru (9) se přenáší přes spojku (6) do navíjecího zařízení (3) a pohání navíjecí zařízení (3), navíjecím zařízením (3) se navíjí lano (2) a vytahuje se lanový vozík bez nákladu vzhůru svahem.
5. 5. Způsob pohonu rekuperačního lanového zařízení s palivovými články podle nároků 3, 4|Vyznačující se tím, že ve fázi gravitačního přibližování vozíku a nákladu dolů svahem se gravitační energie vozíku a nákladu ukládá do vodíku v zásobníku (15) a do kyslíku v zásobníku (16).