DE102011109983B3

DE102011109983B3 - Fluidelektrisches Netzgerät

Info

Publication number: DE102011109983B3
Application number: DE201110109983
Authority: DE
Inventors: Heiko Haase
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluidelektrisches Netzgerät mit einem fluidisch betreibbaren Antriebsmittel (2) zur Wandlung fluidischer Energie in Bewegungsenergie, mit einem Generator (3), der mit dem Antriebsmittel (2) gekoppelt ist und der zur Wandlung der Bewegungsenergie in elektrische Energie ausgebildet ist, um einen elektrischen Verbraucher (4) und/oder einen elektrischen Energiespeicher (5) mit elektrischer Energie zu versorgen, sowie mit einer Ventileinrichtung (23) zur Beeinflussung eines an das Antriebsmittel (2) bereitstellbaren Fluidstroms, die einem fluidischen Eingangsanschluss (31) des Antriebsmittels (2) vorgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ist an einem elektrischen Ausgangsanschluss (7, 8) des Generators (3) ein mit der Ventileinrichtung (23) bewegungsgekoppeltes, elektrisch betreibbares Stellmittel (15, 16; 51) angeschlossen, das zur Ansteuerung der Ventileinrichtung (23) in einer vorgebbaren Abhängigkeit von einem elektrischen Potential am Ausgangsanschluss (7, 8) und/oder einem Stromfluss über den elektrischen Ausgangsanschluss (7, 8) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidelektrisches Netzgerät mit einem fluidisch betreibbaren Antriebsmittel zur Wandlung fluidischer Energie in Bewegungsenergie, mit einem Generator, der mit dem Antriebsmittel gekoppelt ist und der zur Wandlung der Bewegungsenergie in elektrische Energie ausgebildet ist, um einen elektrischen Verbraucher und/oder einen elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie zu versorgen, sowie mit einer Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines an das Antriebsmittel bereitstellbaren Fluidstroms, die einem fluidischen Eingangsanschluss des Antriebs vorgeschaltet ist.
Aus der US 6,107,692 ist ein elektrisches Versorgungssystem für elektronische Einrichtungen und/oder eine Batterie bekannt, das mit einem Fluidstrom betreibbar ist. Das bekannte Versorgungssystem umfasst unter Anderem einen fluidisch betreibbaren elektrischen Generator und ein Steuerventil, das in einer Versorgungsleitung des Generators eingeschleift ist und das von einer elektronischen Steuereinrichtung angesteuert wird.
Die DE 10044553 A1 offenbart ein Verfahren zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern in Fahrzeugen, wobei eine Druckluftversorgung mittels eines Druckluftschlauches einen Luftmotor betreibt, der die Strömungsenergie in Rotationsenergie umwandelt und einen Generator antreibt, der die Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt und damit elektrische Verbraucher betreibt und/oder Akkumulatoren auflädt. Im Druckluftschlauch ist vorgelagert zum Luftmotor ein Magnetventil angeordnet, das die Druckluftzufuhr zum Luftmotor abriegeln kann. Das Magnetventil ist mit einer Einrichtung zu dessen Ansteuerung verbunden, die ihrerseits mit einem Regler zur Regelung der Ausgangsspannung des Generators verbunden ist.
Die EP 1 343 952 B1 offenbart einen Drehzahlregler für einen pneumatischen Drehmotor mit einem Einlassventil, das als Durchflusssteuereinrichtung in einem Drucklufteinlasskanal für den Drehmotor angeordnet ist sowie mit einem Ventilelement zur Einwirkung auf das Einlassventil. Dem Ventilelement ist eine von der Drehzahl des pneumatischen Drehmotors abhängige Aktivierungsvorrichtung zugeordnet, die fluidisch mit dem Einlassventil gekoppelt ist und die einen Elektromagneten als Stellglied umfasst, der über eine Gleichrichterschaltung elektrisch mit einem Generator gekoppelt ist, der seinerseits mit dem Drehmotor verbunden ist. Der Generator liefert an den Elektromagneten eine Spannung mit einer Größe ansprechend der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit, wobei bei Überschreitung einer vorgebbaren Ausgangsspannung des Generators die Aktivierungsvorrichtung ansteuert, um mittels der pneumatischen Kopplung zwischen Aktivierungsvorrichtung und Einlassventil eine Erhöhung des Strömungswiderstands im Drucklufteinlasskanal zu bewirken.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein fluidelektrisches Netzgerät bereitzustellen, das eine einfache und kostengünstige Aufbauweise aufweist.
Diese Aufgabe wird für ein fluidelektrisches Netzgerät der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass an einem elektrischen Ausgangsanschluss des Generators ein mit der Ventileinrichtung bewegungsgekoppeltes, elektrisch betreibbares Stellmittel angeschlossen ist, das zur Ansteuerung der Ventileinrichtung in einer vorgebbaren Abhängigkeit von einem elektrischen Potential am Ausgangsanschluss und/oder einem Stromfluss über den elektrischen Ausgangsanschluss ausgebildet ist.
Durch den elektrischen Anschluss des Stellmittels an den Generator und durch die Bewegungskopplung mit der Ventileinrichtung ist das Stellmittel in direkter Weise ein Bestandteil einer Regelstrecke, mit deren Hilfe der Fluidvolumenstrom durch den Generator in Abhängigkeit vom elektrischen Energiebedarf des Verbrauchers und/oder der Energiespeichereinrichtung eingestellt wird. Durch die direkte Nutzung des elektrischen Potentials und/oder des Stroms am Ausgangsanschluss des Generators zur Beeinflussung des Stellmittels liegt eine direkte und vorgebbare Kopplung mit dem Leistungsbedarf des angeschlossenen elektrischen Verbrauchers und/oder elektrischen Energiespeichers vor, wodurch eine einfache Aufbauweise des Netzgeräts gewährleistet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßig ist es, wenn das Stellmittel derart am Ausgangsanschluss des Generators angeschlossen ist, dass es unmittelbar vom elektrischen Potential oder vom Stromfluss über den elektrischen Ausgangsanschluss beeinflusst wird. Durch den Verzicht auf zwischengeschaltete elektrische und/oder elektronische Komponenten kann das Netzgerät einfach und robust aufgebaut werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung als, vorzugsweise fluidisch geregeltes, Druckregelventil oder Durchflussregelventil, insbesondere als Vorsteuerventil, ausgebildet ist. Hierdurch kann der Fluidstrom in das Antriebsmittel besonders effektiv vorgegeben werden, da ein derartiges Stellmittel mit einem Steuersignal angesteuert werden kann, das in einer proportionalen Beziehung zum gewünschten Fluidstrom in das Antriebsmittel steht. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Nutzung des elektrischen Potentials und/oder des Stromflusses am Ausgangsanschluss des Generators von Vorteil, da es nicht erforderlich ist, das bereitgestellte elektrische Potential oder den bereitgestellten Strom in aufwendiger Weise zunächst in ein moduliertes Ansteuersignal, beispielsweise in ein pulsweitenmoduliertes Signal, umzusetzen. Eine derartige Vorgehensweise wäre exemplarisch bei Nutzung eines Schaltventils zur Beeinflussung des Fluidstroms in das Antriebsmittel erforderlich. Vorteilhaft ist es, wenn die Ventileinrichtung als Vorsteuerventil für ein fluidisch ansteuerbares Hauptventil ausgebildet ist, das seinerseits den Fluidstrom zum Antriebsmittel beeinflusst. Hierbei wird eine fluidische Verstärkungswirkung genutzt, so dass die Ventileinrichtung nur einen geringen Bruchteil der vom Generator erzeugten elektrischen Energie benötigt und der Fluidstrom zum Antriebsmittel dennoch zuverlässig und schnell beeinflusst werden kann.
Bevorzugt ist das Stellmittel als elektromechanische Komponente ausgebildet, die zur Umsetzung des elektrischen Potentials und/oder des Stromflusses am Ausgangsanschluss des Generators in eine Stellbewegung zur Beeinflussung einer Ventilstellung der Ventileinrichtung eingerichtet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Stellmittel eine Magnetspule und einen Spulenanker umfasst, insbesondere aus einer Magnetspule und einem Spulenanker besteht, wobei der Spulenanker einen Permanentmagneten umfasst und relativbeweglich in der Magnetspule aufgenommen ist. Die Magnetspule setzt den am Ausgangsanschluss des Generators bereitgestellten Stromfluss in ein Magnetfeld um, das in Wechselwirkung mit einem Permanentmagneten, der an einem Spulenanker angebracht ist, zu einer resultierenden, insbesondere parallel zu einer Längsachse der Spule gerichteten, Kraft führt. Durch diese resultierende Kraft kann der Spulenanker ein Ventilglied, insbesondere einen Ventilkörper, der Ventileinrichtung bewegen, um damit den Fluidstrom durch die Ventileinrichtung zu beeinflussen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetspule in Reihe mit einem elektrischen Verbraucher und/oder einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere in Reihe mit einem zusätzlich zwischen Generator und Magnetspule angeordneten Gleichrichter, geschaltet ist. Durch die Reihenschaltung der Magnetspule mit dem Verbraucher und/oder dem Energiespeicher wird der vom Generator bereitgestellte Strom direkt und unmittelbar als Spulenstrom für die Magnetspule zur Verfügung gestellt. Eine Gleichrichtung des Stroms mittels eines zwischengeschalteten Gleichrichters ermöglicht die Verwendung konventioneller Ventileinrichtungen, die beispielsweise direkt vom Spulenanker mittels einer linearen oder über eine Hebeleinrichtung mittels einer rotatorischen Stellbewegung angesteuert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stellmittel zusätzlich zur Magnetspule und dem Spulenanker ein, insbesondere als zweite Magnetspule ausgebildetes, Justiermittel, das für eine Vorgabe einer Vorzugsstellung für den Spulenanker relativ zur Magnetspule ausgebildet ist. Bei dem Justiermittel kann es sich exemplarisch um eine einstellbare Federeinrichtung handeln. Bevorzugt ist das Justiermittel als zweite Magnetspule ausgebildet, die derart an die erste Magnetspule und den darin relativbeweglich aufgenommenen Spulenanker angepasst ist, dass das von der ersten Magnetspule bereitstellbare Magnetfeld auf den Spulenanker verstärkt oder abgeschwächt werden kann, um die gewünschte Vorzugsposition für den Spulenanker vorzugeben oder ein vorgebbares Ansteuerverhalten des Spulenankers für die Ventileinrichtung während des Betriebs des fluidischen Netzgeräts bedarfsgerecht einzustellen.
Zweckmäßig ist es, wenn das Stellmittel als piezoelektrischer Wandler, insbesondere als Stapel mehrerer piezoelektrischer Wandler, ausgebildet ist. Hierdurch können für eine entsprechend angepasste Ventileinrichtung hohe Stellkräfte bei geringer Weg zur Verfügung gestellt werden. Zudem wird für die Ansteuerung eines piezoelektrischen Wandlers lediglich eine Spannung benötigt, der Stromfluss ist gegenüber einer Magnetspule deutlich geringer, so dass eine effizientere Nutzung der vom Generator bereitgestellten elektrischen Energie erreicht wird.
Bevorzugt ist dem Stellmittel ein Steuermittel zur Beeinflussung des Fluidstroms in das Antriebsmittel in Abhängigkeit von einem Energiebedarf eines elektrischen Verbrauchers und/oder eines elektrischen Energiespeichers zugeordnet. Das Steuermittel, bei dem es sich um eine elektrische oder elektronische Schaltung handeln kann, beeinflusst das Stellmittel, um hierüber eine besonders effiziente Ausnutzung der über den Fluidstrom in den Generator bereitgestellten Energie zu erreichen. Vorzugsweise wirkt das Steuermittel zu diesem Zweck auf ein elektrisch einstellbares Justiermittel, insbesondere eine zweite Magnetspule, oder alternativ auf einen piezoelektrischen Wandler.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Steuermittel derart eingerichtet ist, dass es den Fluidstrom in das Antriebsmittel in Abhängigkeit von einem kumulierten Energiebedarf des elektrischen Verbrauchers und des elektrischen Energiespeichers beeinflusst und/oder dass es einen vom Generator bereitgestellten elektrischen Energiestrom jeweils anteilig bedarfsgerecht an den elektrischen Verbraucher und/oder den elektrischen Energiespeicher weiterleitet.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
1 eine erste Ausführungsform eines fluidelektrischen Netzgeräts mit einer Reihenschaltung einer Magnetspule mit einem Verbraucherstromkreis,
2 eine zweite Ausführungsform eines fluidelektrischen Netzgeräts mit einer Magnetspule, einem Steuermittel und einem Justiermittel sowie
3 eine dritte Ausführungsform eines fluidelektrischen Netzgeräts mit einem piezoelektrischen Wandler und einem Steuermittel.
Ein in der 1 dargestelltes fluidelektrisches Netzgerät 1 umfasst ein fluidisch betreibbares Antriebsmittel 2, insbesondere einen als Lamellenmotor ausgebildeten Luftmotor oder eine Luftturbine, und einen mit dem Antriebsmittel 2 bewegungsgekoppelten Generator 3, der zur Umsetzung der vom Antriebsmittel 2 bereitgestellten Bewegungsenergie in elektrische Energie ausgebildet ist. An den Generator 3 sind exemplarisch ein Energiespeicher 5, der zur zeitweiligen Speicherung elektrischer Energie ausgebildet ist, und ein Verbraucher 4, beispielsweise ein Laststromkreis, angeschlossen. Typischerweise stellt der Generator 3 einen Wechselstrom zur Verfügung, eine Speicherung elektrischer Energie wird jedoch üblicherweise mit Gleichstrom vorgenommen, aus diesem Grund ist zwischen den Generator 3 und den Energiespeicher 5 ein Gleichrichter 6 elektrisch eingeschleift. Bei dem Energiespeicher 5 kann es sich um einen elektrophysikalischen Speicher, beispielsweise um einen Kondensator oder um einen elektrochemischen Speicher, insbesondere einen Akkumulator, handeln.
Der Generator 3 weist exemplarisch zwei Ausgangsanschlüsse 7, 8 auf, an denen jeweils eine Versorgungsleitung 9, 10 angeschlossen ist. Die Versorgungsleitungen 9, 10 sind jeweils mit dem Gleichrichter 6 verbunden, in dem eine elektrische Gleichrichtung des vom Generator 3 bereitgestellten Wechselstroms vorgenommen wird. Ausgangsseitig am Gleichrichter 3 sind Versorgungsleitungen 11, 12 angeschlossen, wobei die Versorgungleitung 12 direkt mit dem Energiespeicher 5 verbunden ist, während in die Versorgungsleitung 11 eine Magnetspule 15 elektrisch eingeschleift ist, die Bestandteil eines exemplarischen Stellmittels ist. In der Magnetspule 15 ist ein Spulenanker 16 schiebebeweglich aufgenommen, der einen nicht näher dargestellten Permanentmagneten umfasst. Der Spulenanker 16 ist mit einem Hebel 17 bewegungsgekoppelt, der an einem dem Spulenanker 16 abgewandten Endbereich mit einem Ventilkörper 18 bewegungsgekoppelt ist oder bei einer nicht dargestellten Ausführungsform selber als Ventilkörper wirkt.
Der Hebel 17 ist exemplarisch an einem Widerlager 19 derart schwenkbeweglich gelagert, dass eine lineare Bewegung des Spulenankers 16 zumindest im Wesentlichen zu einer linearen Bewegung des Ventilkörpers 18 führt. Durch diese Bewegung kann der Ventilkörper 18 entweder von einem Ventilsitz 20 abgehoben werden, um einen Querschnitt eines Fluidkanals 21 freizugeben oder auf den Ventilsitz 20 gepresst werden, um den Fluidkanal 21 zu blockieren. Der Fluidkanal 21 kann somit in eine kommunizierende Verbindung mit einem Ventilraum 22 gebracht oder vom Ventilraum 22 getrennt werden.
Der Ventilraum 22 und der Ventilsitz 20 sind Bestandteile einer Ventileinrichtung 23. An einem Eingangsanschluss 24 der Ventileinrichtung 23 ist eine Fluidquelle 28 angeschlossen, die zur Bereitstellung eines druckbeaufschlagten Fluids an die Ventileinrichtung 23 ausgebildet ist. An einem Ausgangsanschluss 25 der Ventileinrichtung 23 ist eine Fluidleitung 29 angebracht, die mit einem Eingangsanschluss 31 des Antriebsmittels 2 verbunden ist und die der Weiterleitung des druckbeaufschlagten Fluids von der Ventileinrichtung 23 bis zum Antriebsmittel 2 dient.
Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass sich die Ventileinrichtung 23 in einem Ausgangszustand ohne einen äußeren Einfluss des aus Magnetspule 15 und Spulenanker 16 gebildeten Stellmittels in einer Schließstellung befindet. In der Schließstellung wird der Ventilkörper 18 aufgrund der Krafteinwirkung eines exemplarisch als Wendelfeder 30 ausgebildeten Vorspannmittels auf den Ventilsitz 20 gepresst und verschließt somit den Fluidkanal 21. Dementsprechend kann kein druckbeaufschlagtes Fluid zum Antriebsmittel 2 gelangen, so dass das Antriebsmittel ruht und keine Bewegungsenergie in den Generator 3 eingeleitet wird. Elektrische Energie für den Verbraucher 4 wird zu diesem Zeitpunkt nur vom Energiespeicher 5 bereitgestellt.
Um eine dauerhafte Versorgung des Verbrauchers 4 mit elektrischer Energie zu ermöglichen, wird der Spulenanker 16 beispielsweise durch ein nicht dargestelltes elektromechanisches Stellglied oder manuell ausgelenkt, so dass der Ventilkörper 18 kurzzeitig vom Ventilsitz 20 abgehoben wird und druckbeaufschlagtes Fluid durch den Fluidkanal 21 in den Ventilraum 22 und von dort über die Fluidleitung 29 zu den Antriebsmitteln 2 strömen kann, um dort in Bewegungsenergie gewandelt zu werden. An sich besteht in der Ventileinrichtung 23 aufgrund der Wendelfeder 30 die Tendenz, den Fluidkanal 21 nach der exemplarischen manuellen Auslenkung des Spulenankers 16 rasch mit Hilfe des Ventilkörpers 18 zu verschließen. Sobald jedoch der von den Antriebsmitteln 2 angetriebene Generator 3 ein elektrisches Wechselspannungspotential bereitstellt, das über den Gleichrichter 6 in ein Gleichspannungspotential gewandelt wird, fließt zumindest dann ein Strom zum Verbraucher 4, wenn dieses elektrisch Potential größer als das im Energiespeicher 5 gespeicherte elektrische Potential ist.
Bei einem Stromfluss zwischen Generator 3 und Verbraucher 4 wird in der Magnetspule 15 ein Magnetfeld aufgebaut, das eine translatorische Bewegung des Spulenankers 16 bewirkt. Durch diese Bewegung wird der Ventilkörper 18 vom Ventilsitz 20 ferngehalten, so dass von der Fluidquelle 28 weiterhin Fluid an die Antriebsmittel 2 bereitgestellt werden kann. Da der Strom durch die Magnetspule 15 exemplarisch von der Differenz der elektrischen Potentiale am Generator 3 und am Energiespeicher 5 abhängt, wird der Ventilkörper 18 in Abhängigkeit von dieser Potentialdifferenz mehr oder weniger weit vom Ventilsitz 20 entfernt, wodurch der Fluidstrom durch die Ventileinrichtung 23 eingestellt werden kann. Bei geeigneter Abstimmung zwischen der Federkraft der Wendelfeder 30, der Geometrie des Hebels 17 sowie den magnetischen Eigenschaften von Magnetspule 15 und Spulenanker 16 kann dadurch eine Ladestromregelung für den Energiespeicher 5 erzielt werden. Sobald die elektrischen Potentiale am Generator 3 und am Energiespeicher 5 ausgeglichen sind, verschwindet der Stromfluss durch die Magnetspule 15 und der Spulenanker 16 nimmt aufgrund der Rückstellkraft der wirkverbundenen Wendelfeder 30 eine Ruhestellung ein, so dass die Ventileinrichtung 23 geschlossen wird. Damit ist der vorstehend beschriebene Ausgangszustand wieder erreicht.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Ventileinrichtung derart ausgebildet, dass sie sich in einem Ausgangszustand ohne einen äußeren Einfluss des aus Magnetspule und Spulenanker gebildeten Stellmittels in einer Öffnungsstellung befindet. Somit findet eine konstante Energieversorgung des Energiespeichers statt und bei Erreichen eines vorgebbaren Energieniveaus im Energiespeicher kann mit Hilfe des Stellmittels eine Reduzierung des Fluidstroms durch das fluidisch betreibbare Antriebsmittel erreicht werden.
Ergänzend oder alternativ kann bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung als fluidisches Vorsteuerventil zur Ansteuerung eines nicht dargestellten Hauptventils dient, so dass eine fluidische Verstärkung der vom Spulenanker eingeleiteten Bewegung zur Beeinflussung des Fluidstroms durch das Antriebsmittel ermöglicht wird.
Bei einer in der 2 dargestellten Weiterbildung eines fluidischen Netzgeräts 40, für dessen Beschreibung für funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie bei der 1 verwendet werden, ist dem aus Magnetspule 15 und Spulenanker 16 gebildeten Stellmittel zusätzlich ein exemplarisch als zweite Magnetspule 41 ausgebildetes Justiermittel zugeordnet. Zudem ist eine Steuereinrichtung 42 vorgesehen, die zwischen den Gleichrichter 6 und den Verbraucher 4 elektrisch eingeschleift ist. Das Steuermittel 42, bei dem es sich exemplarisch um eine elektronische Schaltung handelt, ist derart eingerichtet, dass es die Spannung am Energiespeicher 5 überwachen kann und bei Auftreten einer Abweichung dieser Spannung von einer Nennspannung um einen vorgebbaren Abweichungsbetrag entsprechende, nachstehend näher beschriebene Maßnahmen ergreifen kann.
Ausgehend von dem obenstehend zur 1 beschriebenen Ausgangszustand kann das Steuermittel 42 zur Detektion eines Spannungsabfalls am Energiespeicher 5 ausgebildet sein. Dieser Spannungsabfall kann beispielsweise auf einen Energieverbrauch durch den Verbraucher 4 und/oder auf eine Selbstentladung des Energiespeichers 5 zurückzuführen sein. Sobald das elektrische Potential am Energiespeicher 5 ein vorgebbares Niveau unterschreitet, wird von den Steuermitteln 41 ein elektrischer Strom an die zweite Magnetspule 40 bereitgestellt, der zu einer kurzzeitigen Auslenkung des Spulenankers 16 führt. Damit beginnt im Wesentlichen der gleiche Ablauf in dem fluidelektrischen Netzgerät 40, wie er obenstehend für das in der 1 dargestellte fluidelektrische Netzgerät 1 beschrieben ist.
Abweichend vom fluidelektrischen Netzgerät 1 kann beim fluidelektrischen Netzgerät 40 nach der Freigabe des Fluidkanals 21 durch die Bewegung des Spulenankers 16 ein Einfluss auf die vom Generator 3 bereitgestellte elektrische Energie genommen werden, indem mittels der Steuermittel 42 und der zweiten Magnetspule 41 das effektiv auf den Spulenanker 16 einwirkende magnetische Feld eingestellt wird. Dabei kann je nach Bedarf sowohl eine Verstärkung als auch eine Abschwächung des effektiv auf den Spulenanker 16 wirkenden Magnetfelds vorgesehen werden. Beispielsweise können die Steuermittel 42 für eine Begrenzung des Ladestroms in den Energiespeicher 5 ausgebildet sein, um dessen Lebensdauer zu optimieren. Ergänzend oder alternativ können die Steuermittel 42 derart ausgebildet sein, dass sie mit dem Verbraucher 4 kommunizieren und Änderungen in dessen Energiebedarf bereits vor dem Eintritt der Änderung in eine entsprechende Ansteuerung der Ventileinrichtung 23 umsetzen, um dadurch eine besonders effiziente Nutzung des druckbeaufschlagten Fluids und gegebenenfalls eine Überlastung der Komponenten des fluidelektrischen Netzteils 40 zu vermeiden.
Bei dem in der 3 dargestellte fluidelektrischen Netzgerät 50 sind Komponenten, die funktionsgleich zu den fluidelektrischen Netzgeräten 1 und 40 sind, mit den jeweils gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend von den beiden bislang beschriebenen Ausführungsformen ist bei der Ausführungsform der 3 das Stellmittel als piezoelektrischer Wandler 51 ausgebildet, der mittels der am Generator 3 anliegenden bzw. vom Steuermittel 42 bereitgestellten Spannung betrieben wird. Hierdurch kann verglichen mit den fluidelektrischen Netzgeräten 1 und 40 die elektrische Verlustleistung im Stellmittel reduziert werden. Ansonsten gleicht die Funktionsweise dieser Ausführungsform dem fluidelektrischen Netzgerät 40, wie es in der 2 dargestellt ist.
Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform eines fluidelektrischen Netzgeräts, das als Abwandlung einer der drei vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein kann, ist die Ventileinrichtung als, insbesondere fluidisch geregeltes, Druckregelventil oder Durchflussregelventil ausgebildet. Dabei wirkt die Stellbewegung des Stellmittels nicht unmittelbar auf einen Ventilkörper, sondern dient zur Einstellung eines Vorgabewerts für den zu regelnden Druck oder Durchfluss.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Ventileinrichtung als Drehventil ausgebildet, dem ein Bewegungswandler zur Wandlung der linearen Bewegung des Spulenankers in eine Rotationsbewegung, insbesondere eine Zahnstangen-Ritzel-Kombination, zugeordnet ist. Bei einer weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform, ist die Ventileinrichtung als Schieberventil zur direkten Umsetzung der linearen Bewegung des Spulenankers in eine Steuerbewegung für das Fluid ausgebildet. Mit Hilfe dieser Ausführungsformen kann eine vorteilhafte Anpassung zwischen der Linearbewegung des Spulenankers und dem Steuerverhalten der Ventileinrichtung erreicht werden, beispielsweise um einen proportionalen oder einen nichtproportionalen Zusammenhang zwischen der Spulenankerbewegung und dem von der Ventileinrichtung freigegebenen Fluidstrom zu erreichen.

Claims

Fluidelektrisches Netzgerät mit einem fluidisch betreibbaren Antriebsmittel (2) zur Wandlung fluidischer Energie in Bewegungsenergie, mit einem Generator (3), der mit dem Antriebsmittel (2) gekoppelt ist und der zur Wandlung der Bewegungsenergie in elektrische Energie ausgebildet ist, um einen elektrischen Verbraucher (4) und/oder einen elektrischen Energiespeicher (5) mit elektrischer Energie zu versorgen, sowie mit einer Ventileinrichtung (23) zur Beeinflussung eines an das Antriebsmittel (2) bereitstellbaren Fluidstroms, die einem fluidischen Eingangsanschluss (31) des Antriebsmittels (2) vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem elektrischen Ausgangsanschluss (7, 8) des Generators (3) ein mit der Ventileinrichtung (23) bewegungsgekoppeltes, elektrisch betreibbares Stellmittel (15, 16; 51) angeschlossen ist, das zur Ansteuerung der Ventileinrichtung (23) in einer vorgebbaren Abhängigkeit von einem elektrischen Potential am Ausgangsanschluss (7, 8) und/oder einem Stromfluss über den elektrischen Ausgangsanschluss (7, 8) ausgebildet ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (15, 16; 51) derart am Ausgangsanschluss (7, 8) des Generators (3) angeschlossen ist, dass es unmittelbar vom elektrischen Potential oder vom Stromfluss über den elektrischen Ausgangsanschluss (7, 8) beeinflusst wird.
Fluidelektrisches Netzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (23) als, vorzugsweise fluidisch geregeltes, Druckregelventil oder Durchflussregelventil, insbesondere als Vorsteuerventil, ausgebildet ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (15, 16) als elektromechanische Komponente ausgebildet ist, die zur Umsetzung des elektrischen Potentials und/oder des Stromflusses am Ausgangsanschluss (7, 8) des Generators (3) in eine Stellbewegung zur Beeinflussung einer Ventilstellung der Ventileinrichtung (23) eingerichtet ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (15, 16) eine Magnetspule (15) und einen Spulenanker (16) umfasst, insbesondere aus einer Magnetspule (15) und einem Spulenanker (16) besteht, wobei der Spulenanker (16) einen Permanentmagneten umfasst und relativbeweglich in der Magnetspule (15) aufgenommen ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (15) in Reihe mit einem elektrischen Verbraucher (4) und/oder einem elektrischen Energiespeicher (5), insbesondere in Reihe mit einem zusätzlich zwischen Generator (3) und Magnetspule (15) angeordneten Gleichrichter (6), geschaltet ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (15, 16) zusätzlich zur Magnetspule (15) und dem Spulenanker (16) ein, insbesondere als zweite Magnetspule (41) ausgebildetes, Justiermittel umfasst, das für eine Vorgabe einer Vorzugsstellung für den Spulenanker (16) relativ zur Magnetspule (15) ausgebildet ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (51) als piezoelektrischer Wandler, insbesondere als Stapel mehrerer piezoelektrischer Wandler, ausgebildet ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stellmittel (15, 16; 51) ein Steuermittel (42) zur Beeinflussung des Fluidstroms in das Antriebsmittel (2) in Abhängigkeit von einem Energiebedarf eines elektrischen Verbrauchers (4) und/oder eines elektrischen Energiespeichers (5) zugeordnet ist.
Fluidelektrisches Netzgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (42) derart eingerichtet ist, dass es den Fluidstrom in das Antriebsmittel (2) in Abhängigkeit von einem kumulierten Energiebedarf des elektrischen Verbrauchers (4) und des elektrischen Energiespeichers (5) beeinflusst und/oder dass es einen vom Generator (3) bereitgestellten elektrischen Energiestrom jeweils anteilig bedarfsgerecht an den elektrischen Verbraucher (4) und/oder den elektrischen Energiespeicher (5) weiterleitet.