DE102008010359A1

DE102008010359A1 - Verfahren zum Betrieb eines Gasdruckmotors, Gasdruckmotor sowie Verdichtungskammer für einen Gasdruckmotor

Info

Publication number: DE102008010359A1
Application number: DE200810010359
Authority: DE
Inventors: Thomas Michael Wille
Original assignee: Individual
Current assignee: Wille Thomas Michael 78652 Deisslingen De
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2009-08-20

Abstract

Um den Wirkungsgrad eines Gasdruckmotors mit mindestens einem Zylinder (3), in welchem mindestens ein Kolben (4) geführt ist, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung (6) in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform, z.B. elektrische Energie, wandelbar ist, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder (3) leitbar ist, um den Kolben (4) in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslassventil (10) zum Auslassen des Gases nach dem Arbeitstakt am Zylinder (3) angeordnet ist, zu erhöhen, wird das Druckgas, vorzugsweise Preßluft, in einer am oberen Ende des Zylinders (3) angeordneten Verdichtungskammer (2) mittels mindestens einem Heizelement (8) erhitzt, um den Druck des Druckgases zu erhöhen, und um dadurch einen höheren Gasdruck im Zylinder (3) zu erzielen. Gleichzeitig läßt sich in vorteilhafter Weise die Drehzahl des Gasdruckmotors durch mehr oder weniger Erhitzen des Heizelementes (8) steuern oder regeln. Vorzugsweise wird zwischen der Verdichtungskammer (2) und dem Zylinder (3) ein Schnellventil (7) vorgesehen, das bei einem vorgebbaren Gasdruck in der Verdichtungskammer (2) schlagartig öffnet, damit das verdichtete Gas schlagartig in den Zylinder (3) strömt, um den Kolben (4) in einem Arbeitstakt explosionsartig nach unten zu drücken. Am Gaseinlass der Verdichtungskammer (2) ist ein Abriegelventil (9) vorgesehen, um ein Zurückströmen des eingelassenen Gases zu verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gasdruckmotors mit mindestens einem Zylinder, in welchem mindestens ein Kolben geführt wird, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform gewandelt wird, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder geleitet wird, um den Kolben in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslaßventil zum Auslassen des Druckgases nach dem Arbeitstakt am Zylinder vorgesehen wird.
Die Erfindung betrifft weiter einen Gasdruckmotor mit mindestens einem Zylinder, in welchem mindestens ein Kolben geführt ist, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform wandelbar ist, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder leitbar ist, um den Kolben in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslaßventil zum Auslassen des Gases nach dem Arbeitstakt am Zylinder angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft weiter eine Verdichtungskammer für einen Gasdruckmotor mit mindestens einem Zylinder, in welchem mindestens ein Kolben geführt wird, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform gewandelt wird, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder geleitet wird, um den Kolben in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslaßventil zum Auslassen des Druckgases nach dem Arbeitstakt am Zylinder vorgesehen wird.
Preßluftmotoren sind bekannte Gasdruckmotoren, bei denen mindestens ein Kolben in einem Zylinder geführt ist. Der Kolben ist über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden, um die axiale Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung zu wandeln. Bei einem Preßluftmotor strömt Preßluft, die von einer Preßluftflasche oder von einem Kompressor geliefert wird in den Zylinder, um den Kolben nach unten zu drücken. Preßluftmotoren sind wie auch Verbrennungskraftmaschinen mit dem Nachteil eines geringen Wirkungsgrades behaftet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad eines Gasdruckmotors zu erhöhen.
Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, daß das Druckgas in einer am Zylinderkopf angeordneten Verdichtungskammer mittels mindestens einem Heizelement erhitzt wird, um den Druck des Druckgases zu erhöhen, und um dadurch einen höheren Gasdruck im Zylinder zu erzielen.
Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, daß das Druckgas in einer am oberen Ende des Zylinders angeordneten Verdichtungskammer mittels mindestens einem Heizelement erhitzbar ist, um den Druck des Druckgases zu erhöhen, und um dadurch einen höheren Gasdruck im Zylinder zu erzielen.
Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe weiter mit der im Anspruch 17 angegebenen Verdichtungskammer für einen Gasdruckmotor mit mindestens einem Zylinder, in welchem mindestens ein Kolben geführt ist, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform wandelbar ist, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder leitbar ist, um den Kolben in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslaßventil zum Auslassen des Gases nach dem Arbeitstakt am Zylinder angeordnet ist, dadurch gelöst, daß die Verdichtungskammer auf den Zylinderkopf des Gasdruckmotors aufsetzbar ist, daß das Druckgas in der am Zylinderkopf angeordneten Verdichtungskammer mittels mindestens eines Heizelementes erhitzbar ist, um den Druck des Druckgases zu erhöhen, und um dadurch einen höheren Gasdruck im Zylinder (3) zu erzielen.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, das Druckgas in einer am Zylinderkopf angeordneten Verdichtungskammer mittels mindestens einem Heizelement zu erhitzen, wird der Gasdruck beträchtlich erhöht und somit ein besserer Wirkungsgrad erzielt. Auch kann der Gasdruck geringer sein als bei Gasdruckmotoren ohne die erfindungsgemäße Verdichtungskammer mit dem Heizelement. Bei bekannten Gasdruckmotoren kann die Drehzahl nur mittels der Gasmenge geregelt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt nun darin, daß sich die Drehzahl des Motors zusätzlich zur Gasmenge mittels der Temperatur des Heizelementes regeln läßt.
Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2, 10 und 18 wird das Druckgas von einer Gasflasche oder einem Kompressor geliefert.
Die in den Ansprüchen 3, 11 und 19 angegebenen Ausführungsbeispiele sind am Gaseinlaß der Verdichtungskammer mit einem Abriegelventil ausgerüstet, um ein Zurückströmen des eingelassenen Gases zu verhindern.
Um den Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Gasdruckmotors noch weiter zu erhöhen, sehen die in den Ansprüchen 4, 12 und 20 beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung vor, zwischen der Verdichtungskammer und dem Zylinder ein Schnellventil anzuordnen, das bei einem vorgebbaren Gasdruck in der Verdichtungskammer schlagartig öffnet, damit das verdichtete Gas schlagartig in den Zylinder strömt, um den Kolben in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken.
Um einen sicheren Betrieb des erfindungsgemäßen Gasdruckmotors zu gewährleisten, ist bei dem in den Ansprüchen 5, 14 und 22 angegebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, das Heizelement in der Verdichtungskammer bei einer vorgebbaren Temperatur auszuschalten, um Energie zu sparen und um den Gasdruckmotor vor Überhitzung zu schützen.
Die in den Ansprüchen 7, 16 und 24 beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen vor, die Temperatur des Heizelementes analog oder digital zu steuern oder zu regeln, um dadurch die Drehzahl des Gasdruckmotors zu steuern oder zu regeln.
Bei den in den Ansprüchen 8, 13 und 21 angeführten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist vorgesehen, daß als Druckgas ein explosives Gas oder eine explosive Gasmi schung eingesetzt wird, daß das Gas oder die Gasmischung vom Heizelement gezündet und zur Explosion gebracht wird, um den Druck im Zylinder (3) schlagartig zu erhöhen.
Besonders vorteilhaft sind die in den Ansprüchen 6, 15 und 23 beschriebenen Ausführungsbeispiele, weil sie mit Preßluft betrieben werden.
Die Erfindung wird nun an Hand eines in der Figur gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.
Ein Kolben 4, der mittels einer Pleuelstange 6 mit einer Kurbelwelle 11 verbunden ist, ist in einem Zylinder 3 geführt. Auf dem Zylinderkopf ist eine Verdichtungskammer 2 mit einem Heizelement 8 angeordnet. Über ein Abriegelventil 9 ist eine Gasdruckflasche 1 oder ein Kompressor, welche das Druckgas liefern, an die Verdichtungskammer 2 angeschlossen. Das Abriegelventil 9 verhindert das Zurückströmen des Druckgases. Über ein Schnellventil 7 ist die Verdichtungskammer 2 mit dem Zylinder 3 verbunden. Das Schnellventil öffnet schlagartig bei einem vorgebbaren Druck, so daß das Druckgas schlagartig in den Zylinder 3 strömt und explosionsartig auf den Kolben 4 drückt, der dadurch nach unten bewegt wird und die Kurbelwelle 11 in Drehung versetzt. Über ein Auslaßventil 10 wird das Druckgas nach jedem Arbeitstakt ausgeleitet. Durch mehr oder weniger starkes Erhitzen des Heizelementes 8 wird der Gasdruck in der Verdichtungskammer 2 erhöht oder erniedrigt. Dadurch läßt sich sehr gut die Drehzahl des Gasdruckmotors steuern. Besonders vorteilhaft ist es, den erfindungsgemäßen Gasdruckmotor mit Preßluft zu betreiben. Es sind aber auch andere Gase geeignet. Die axiale Bewegung des Kolbens 4 kann durch geeignete Mittel in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform, z. B. elektrische Energie, gewandelt werden. Die Erfindung ist nicht auf eine mit einer Kurbelwelle verbundene Pleuelstange beschränkt. Es sind auch andere Wandler einsetzbar.
Die Erfindung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:
Der Wirkungsgrad des Gasdruckmotors wird mit einfachen Mitteln – der Verdichtungskammer 2 mit dem Heizelement 8 – beträchtlich erhöht. Durch mehr oder weniger Erhitzen des Heizelementes 8 läßt sich die Drehzahl des Gasdruckmotors einfach und schnell steuern. Der erfindungsgemäße Gasdruckmotor ist für alle Gase – sogar explosi ve Gasgemische – geeignet. Das Heizelement 8 kann z. B bei einer vorgebbaren Temperatur ausgeschaltet werden. Es kann analog oder digital betrieben werden. Besonders vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Gasdruckmotor mit Preßluft betreiben.

1: Kompressor oder Gasdruckflasche
2: Verdichtungskammer
3: Zylinder
4: Kolben
5: Kolbenring
6: Pleuelstange
7: Schnellventil
8: Heizelement
9: Abriegelventil
10: Auslaßventil
11: Kurbelwelle

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Gasdruckmotors mit mindestens einem Zylinder (3), in welchem mindestens ein Kolben (4) geführt wird, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung (6) in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform gewandelt wird, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder (3) geleitet wird, um den Kolben (4) in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslaßventil (10) zum Auslassen des Druckgases nach dem Arbeitstakt am Zylinder (3) vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas in einer am Zylinderkopf angeordneten Verdichtungskammer (2) mittels mindestens einem Heizelement (8) erhitzt wird, um den Druck des Druckgases zu erhöhen, und um dadurch einen höheren Gasdruck im Zylinder (3) zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas aus einer Gasdruckflasche (1) oder von einem Kompressor (1) geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Gaseinlaß der Verdichtungskammer (2) ein Abriegelventil (9) vorgesehen wird, um ein Zurückströmen des eingelassenen Gases zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verdichtungskammer (2) und dem Zylinder (3) ein Schnellventil (7) vorgesehen wird, das bei einem vorgebbaren Gasdruck in der Verdichtungskammer (2) schlagartig öffnet, damit das verdichtete Gas schlagartig in den Zylinder (3) strömt, um den Kolben (4) in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (8) in der Verdichtungskammer (2) bei einer vorgebbaren Temperatur ausgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas Preßluft vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heizelementes (8) analog oder digital gesteuert oder geregelt wird, um die Drehzahl des Gasdruckmotors zu steuern oder zu regeln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas ein explosives Gas oder eine explosive Gasmischung vorgesehen wird, daß das Gas oder die Gasmischung vom Heizelement (8) gezündet und zur Explosion gebracht wird, um den Druck im Zylinder (3) schlagartig zu erhöhen.
Gasdruckmotor mit mindestens einem Zylinder (3), in welchem mindestens ein Kolben (4) geführt ist, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung (6) in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform wandelbar ist, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder (4) leitbar ist, um den Kolben in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslaßventil (10) zum Auslassen des Gases nach dem Arbeitstakt am Zylinder (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgas in einer am Zylinderkopf angeordneten Verdichtungskammer (2) mittels mindestens eines Heizelementes (8) erhitzbar ist, um den Druck des Druckgases zu erhöhen, und um dadurch einen höheren Gasdruck im Zylinder (3) zu erzielen.
Gasdruckmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas aus einer Gasdruckflasche (1) oder von einem Kompressor (1) lieferbar ist.
Gasdruckmotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Gaseinlaß der Verdichtungskammer (2) ein Abriegelventil (9) vorgesehen ist, um ein Zurückströmen des eingelassenen Gases zu verhindern.
Gasdruckmotor nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verdichtungskammer (2) und dem Zylinder (3) ein Schnellventil (7) angeordnet ist, das bei einem vorgebbaren Gasdruck in der Verdichtungskammer (2) schlagartig öffnet, damit das verdichtete Gas schlagartig in den Zylinder (3) strömt, um den Kolben (4) in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken.
Gasdruckmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas ein explosives Gas oder eine explosive Gasmischung vorgesehen ist, daß das Gas oder die Gasmischung vom Heizelement (8) zündbar und zur Explosion bringbar ist, um den Druck im Zylinder (3) schlagartig zu erhöhen.
Gasdruckmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (8) in der Verdichtungskammer (2) bei einer vorgebbaren Temperatur ausschaltbar ist.
Gasdruckmotor nach einem der Ansprüche 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas Preßluft vorgesehen ist.
Gasdruckmotor nach einem der Ansprüche 9, 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heizelementes (8) analog oder digital steuerbar oder regelbar ist, um die Drehzahl des Gasdruckmotors zu steuern oder zu regeln.
Verdichtungskammer (2) für einen Gasdruckmotor mit mindestens einem Zylinder (3), in welchem mindestens ein Kolben (4) geführt ist, dessen axiale Bewegung mittels einer Vorrichtung (6) in eine Drehbewegung oder in eine andere Energieform wandelbar ist, wobei ein Druckgas unter Druck in den Zylinder (4) leitbar ist, um den Kolben in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken, und wobei ein Auslaßventil (10) zum Auslassen des Gases nach dem Arbeitstakt am Zylinder (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungskammer (2) auf den Zylinderkopf des Gasdruckmotors aufsetzbar ist, daß das Druckgas in der am Zylinderkopf angeordneten Verdichtungskammer (2) mittels mindestens eines Heizelementes (8) erhitzbar ist, um den Druck des Druckgases zu erhöhen, und um dadurch einen höheren Gasdruck im Zylinder (3) zu erzielen.
Verdichtungskammer (2) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas aus einer Gasdruckflasche (1) oder von einem Kompressor (1) lieferbar ist.
Verdichtungskammer (2) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Gaseinlaß der Verdichtungskammer (2) ein Abriegelventil (9) vorgesehen ist, um ein Zurückströmen des eingelassenen Gases zu verhindern.
Verdichtungskammer (2) nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verdichtungskammer (2) und dem Zylinder (3) ein Schnellventil (7) angeordnet ist, das bei einem vorgebbaren Gasdruck in der Verdichtungskammer (2) schlagartig öffnet, damit das verdichtete Gas schlagartig in den Zylinder (3) strömt, um den Kolben (4) in einem Arbeitstakt nach unten zu drücken.
Verdichtungskammer (2) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas ein explosives Gas oder eine explosive Gasmischung vorgesehen ist, daß das Gas oder die Gasmischung vom Heizelement (8) zündbar und zur Explosion bringbar ist, um den Druck im Zylinder (3) schlagartig zu erhöhen.
Verdichtungskammer (2) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (8) in der Verdichtungskammer (2) bei einer vorgebbaren Temperatur ausschaltbar ist.
Verdichtungskammer (2) nach einem der Ansprüche 17, 18, 19, 20, oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas Preßluft vorgesehen ist.
Verdichtungskammer (2) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heizelementes (8) analog oder digital steuerbar oder regelbar ist, um die Drehzahl des Gasdruckmotors zu steuern oder zu regeln.