DE102015003399A1

DE102015003399A1 - Genererator für Pressluftatmer und Verfahren zum Betreiben

Info

Publication number: DE102015003399A1
Application number: DE102015003399.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Generator für Pressluftatmer und Verfahren zum Betreiben, bei dem die oszillierende Bewegung mindestens eines linear angetriebenen Zylinders 4 in gleichgerichtete Rotationsbewegung gewandelt wird und unmittelbar und/oder mittelbar elektrische Energie generiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Generator für Pressluftatmer sowie das Verfahren zum Betreiben eines Generators für Pressluftatmer.
Ein Akku-Generator für Pressluftatmer wird beispielsweise in der DE 198 49 304 A1 beschrieben. Vorgeschlagen wird ein Akku-Generator für Pressluftatmer, der im Bereich der Luftführung zwischen dem Druckminderer und dem Lungenautomaten eine Turbine aufweist, die einen Generator antreibt, der elektrische Energie erzeugt, die mittels Ladestromsteuerung in Akkumulatoren gespeichert wird, um als elektrische Energieversorgung für Überwachungs-, Anzeige- und Alarminstrumente verfügbar gemacht werden zu können. Nachteile dieser Lösung sind, dass einerseits Turbinen einen hohen Herstellaufwand verlangen sowie mit aufwendiger Dichtungstechnik auf robuste Unterwasseranwendungen eingestellt werden müssen und andererseits sind die Wirkungsgrade von Turbinen relativ schlecht, zu Lasten der für den Pressluftatmer verfügbaren Atemluft.
Ziel des Erfindungsgegenstandes und des Erfindungsverfahrens ist es, einen alternativen Generator für Pressluftatmer bereit zu stellen, der gegenüber dem Stand der Technik mit einfacheren Mitteln baulich vorteilhafter aufgebaut ist und mit verbesserten Wirkungsgraden arbeitet, zugunsten des Luftvorrates der Pressluftatmer.
Dieses Ziel wird erreicht durch einen rotatorisch wirkenden Generator, der indirekt durch mindestens einen linear in zwei Richtungen beweglichen Zylinder angetrieben wird und die linearen Bewegungen in Rotationsbewegung gewandelt wird und über mindestens eine Freilaufkupplung die Rotationsrichtung gleichsinnig beibehalten wird, um mit der dadurch entstehenden gleichsinnigen Rotation einen Generator in Drehbewegung zu bringen, der dadurch elektrische Energie erzeugt. Die Zylinder können von beliebigem fluidem Medium angetrieben werden, sollten aber in bevorzugter Ausführung von dem Pressluftatemvorrat versorgt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Ansicht von oben des erfindungsgemäßen Generators
2 Ansicht von oben ohne Gehäuse des erfindungsgemäßen Generators
3 Horizontaler Schnitt des erfindungsgemäßen Generators
4 Ansicht von unten ohne Gehäuse des erfindungsgemäßen Generators
5 Ansicht der kinematischen Bewegungen bei Antrieb in Vorwärtsrichtung des erfindungsgemäßen Generators
6 Ansicht der kinematischen Bewegungen bei Antrieb in Rückwärtsrichtung des erfindungsgemäßen Generators
Der Generator gemäß 1 bis 6 beinhaltet einen Schlitten 1, der über Führungswellen 2, 5 linear beweglich gelagert ist, wobei die Führungswellen 2, 5 beidseitig an ihren Enden im Gehäuse 3 fest gelagert sind. In das Gehäuse 3 sind einseitig Zylinder 4, 7 fest gelagert, die über Bohrungen 15, 16 verfügen, jeweils zum Zwecke der Zuführung und Abführung beliebiger fluider Medien, wie z. B. Druckluft. Die Bohrungen 15, 16 bekommen wechselseitig unter Druck stehendes fluides Medium und bewegen somit den Schlitten 1 linear aber oszillierend vorwärts bzw. rückwärts. Wahlweise kann in einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform eine der beiden linearen Bewegungen vorwärts oder rückwärts ganz oder teilweise über Rückstellfedern erfolgen. An dem Schlitten 1 ist eine Zahnstange 10 befestigt, die in den 1, 4, 5 und 6 dargestellt ist. Die lineare Bewegung des Schlittens 1 führt also gleichsam zur linearen Bewegung der Zahnstange 10, die ihrerseits mit dem Zahnritzel 6 und dem Zahnritzel 9 in Wirkverbindung steht und somit die linearen Bewegungen in rotatorische Bewegungen wandelt. Wahlweise kann in einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform ein Zahnriehmen zur Wandlung der linearen Bewegung in eine rotatorische Bewegung verwendet werden. Die Zahnritzel 6 und 9 treiben mit jeweils gleichem Rotationssinn die Wellen 25 und 22 an, welche ihrerseits über die Lager 12, 13 in einem Gehäuse 9 drehbar gelagert sind. Die Wellen 25 und 22 treiben jeweils auf gegensinnig wirkende Freilaufkupplungen 26 und 23. Die gegensinnig wirkenden Freilaufkupplungen 26 und 23 treiben in Abhängigkeit von der linearen Bewegungsrichtung der Zahnstange wechselseitig entweder das Zahnritzel 24 oder das Zahnritzel 27 an, wobei das jeweils lastlos freilaufende Zahnritzel nicht von seiner Antriebswelle 22 oder 25 angetrieben wird, sondern vom mit ihm kämmenden lastbehafteten Zahnritzel 24 oder 27 und damit die Rotationsrichtung der Zahnritzel 24 oder 27 unabhängig von der Bewegungsrichtung der Zahnstange gleichgerichtet wird. Abhängig von der jeweiligen Bewegungsrichtung der Zahnstange 10 treibt entweder das Zahnritzel 27 direkt über die Welle 25 ein weiteres Zahnritzel 11 an oder das Zahnritzel 27 wirkt als Zwischenrad, angetrieben vom Zahnritzel 24. Das Zahnritzel 11 erfährt dadurch nur eine Rotationsrichtung unabhängig von der Bewegungsrichtung der im Betrieb oszillierenden Zahnstange. Das Zahnritzel 11 ist fest mit einer Welle 17 verbunden. Die lineare und oszillierende Bewegung der Zahnstange 10 führt also zur gleichgerichteten Drehbewegung des Zahnritzels 11 und der Welle 17, die über eine Kupplung 14 mit der Welle des Generators 8 fest verbunden ist, der aufgrund der daraus entstehenden Drehbewegung seiner Welle 17 elektrische Energie generiert. Die elektrischen Wirkungsgrade des Generators 8 sind bei gleichgerichtetem Rotationssinn optimiert, weil negative und positive Winkelbeschleunigungen vermieden werden. Die somit generierte elektrische Energie kann nun Verbrauchern, wie z. B. Überwachungs-, Anzeige- und Alarminstrumenten, Dekompressionsrechnern, Lampen oder elektronischen Tariergeräten für Taucher, direkt verfügbar gemacht werden und/oder über eine elektrische Steuerung 18 in elektrische Speichermodule 19, wie z. B. Akkumulatoren und/oder Kondensatoren, gespeichert werden, um zu einem späteren Zeitpunkt Verwendung zu finden.
Die Generierung der elektrischen Energie wird sich physikalisch bedingt abhängig von der linearen Geschwindigkeit des Schlittens 1 bzw. abhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Generators 8 einstellen. Je höher die Geschwindigkeit dieser Antriebselemente ist, desto höher wird sich auch die generierte elektrische Spannung einstellen. Zur Optimierung des Wertes der generierten elektrischen Spannung ist ein Verfahren vorgesehen, mit dem die elektrisch generierte Spannung z. B. über die elektrische Steuerung 18 gemessenen wird und abhängig von dem Messwert der Volumenstrom des fluiden Mediums über mindestens ein Stellglied 20, 21 so eingestellt wird, dass sich ein bestimmter Spannungswert einstellt. Die Ansteuerung der Stellglieder 20, 21 kann dabei proportional erfolgen oder diskret z. B. über eine pulsweiten modulierte Ansteuerung.
Bezugszeichenliste

1: Schlitten
2: Führungswelle
3: Gehäuse
4: Zylinder
5: Führungswelle
6: Zahnritzel
7: Zylinder
8: Generator
9: Zahnritzel
10: Zahnstange
11: Zahnritzel
12: Lager
13: Lager
14: Kupplung
15: Bohrung
16: Bohrung
17: Welle
18: Elektrische Steuerung
19: Elektrische Speicher
20: Stellglied
21: Stellglied
22: Welle
23: Freilaufkupplung vorwärts
24: Zahnritzel
25: Welle
26: Freilaufkupplung rückwärts
27: Zahnritzel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19849304 A1 [0002]

Claims

Generator für Pressluftatmer, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Bewegung mindestens eines linear angetriebenen Zylinders 4 in gleichgerichtete Rotationsbewegung gewandelt wird und unmittelbar und/oder mittelbar elektrische Energie generiert wird.
Generator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende lineare Bewegung von mindestens einem Zylindern 4 über Riemenantriebe in rotatorische Bewegung von Wellen 17 gewandelt wird.
Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende lineare Bewegung von mindestens einem Zylindern 4 und mindestens einer Rückstellfeder erzeugt wird.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei linear angetriebene Zylinder 4, 7 einen Schlitten 1 wechselseitig in entgegengesetzter Richtung antreiben.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Bewegung von mindestens einer Zahnstange 10 über mindestens eine Freilaufkupplungen in gleichgerichtete rotatorische Bewegung von mindestens einem Zahnritzel 11 gewandelt wird.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein angetriebener Schlitten 1 über Führungswellen 2, 5 so gelagert wird, das nur ein Freiheitsgrad verbleibt.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein linear angetriebener Zylinder 4, 7 in das gleiche Gehäuse 3, 6 fest gelagert ist, wie mindestens eine Führungswelle 2, 5.
Verfahren zur Steuerung eines Generators, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ansteuerung von Zylinder 4, 7 unmittelbar und/oder mittelbar elektrische Energie generiert wird.
Verfahren zur Steuerung eines Generators nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung von Zylindern 4, 7 rotatorische Bewegung von Wellen 17 entsteht.
Verfahren zur Steuerung eines Generators nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei linear angetriebene Zylinder 4, 7 wechselseitig angesteuert werden.
Verfahren zur Steuerung eines Generators nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der generierten Spannung bestimmt wird, durch die Einstellung der linearen Geschwindigkeit des Schlittens 1.
Verfahren zur Steuerung eines Generators nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der generierten Spannung bestimmt wird, durch die Einstellung der rotatorischen Geschwindigkeit des Generators 8.
Verfahren zur Steuerung eines Generators nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Geschwindigkeit über proportional wirkende Stellglieder 20, 21 erfolgt.
Verfahren zur Steuerung eines Generators nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Geschwindigkeit über diskret wirkende Stellglieder 20, 21 erfolgt.
Verfahren zur Steuerung eines Generators nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Geschwindigkeit über pulsweiten modulierte Ansteuerung der Stellglieder 20, 21 erfolgt.