DE102018007533A1

DE102018007533A1 - Antrieb mit konstantem Hüllvolumen und Ausgleich von temporär wirkenden Kräften bei der Gasrückführung

Info

Publication number: DE102018007533A1
Application number: DE102018007533.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Für die leistungslose Steuerung eines Antriebes mit konstantem Hüllvolumen und Ausgleich von temporär wirkender Kräfte bei der Gasrückführung, realisiert mittels der Veränderung des Druckes einer Steuerflüssigkeit 10, ist es zwingend erforderlich, dass die durch die Hüllzylinder 13 und durch die Arbeitszylindern 5 oder 6 eingeschlossenen Steuervolumina 21 bzw. 22 für alle Betriebszustände der Maschine konstant sind. Realisiert wird diese Anforderung durch eine bewegliche Ausführung der Hüllzylinder 13 auf den jeweiligen Arbeitszylindern 5 oder 6, wobei die in den jeweiligen Steuervolumina 21 und 22 aufgeteilte Steuerflüssigkeit 10, mittels einer Überströmöffnung 20 in den Arbeitszylindern 5 bzw. 6, in diesen Volumina 21 und 22 miteinander korrespondiert. Die für die Gasrückführung erforderliche beschleunigte Bewegung der Hüllzylinder wird mittels hydraulischer, pneumatischer Zylinder oder durch mechanische Getriebe realisiert. Von der Steuerflüssigkeit 10 benetzte Flächen sowie Flächen der Arbeitsvolumina 18 und 19 sind derart ausgeführt, dass alle gerichteten durch Druck hervorgerufenen Krafteinwirkungen auf diese Flächen sich im Falle der Gasrückführung richtungsabhängig kompensieren.

Description

Bekannt und beschrieben sind Gasprozesse, beispielhaft in den Anmeldeschriften unter den Aktenzeichen des deutschen Patentamtes 10 2017 011 394.7 und 10 2018 00 605.1, bei denen das Arbeitsgas, nach der Arbeitsverrichtung, nicht kondensiert, sondern unter Änderung der Umgebungsbedingungen und externer Kraftaufwendung in den Verdampfer rückgeführt wird. Für diese Prozesse ist es unumgänglich, dass ein konstantes steuerndes Umgebungsvolumen vorhanden ist und dass alle mit Druck beaufschlagten Flächen während der Gasrückführung derart bemessen und angeordnet sind, dass möglichst keine, die Rückführung behindernden Kräfte, auftreten.
Aufgabe einer erfinderischen Lösung eines Antriebes mit konstantem Hüllvolumen und Ausgleich von temporär wirkenden Kräften bei der Gasrückführung soll es folglich sein, die hierfür erforderlichen Bedingungen möglichst vollständig und umfassend zu erfüllen und einzuhalten, um so die Voraussetzungen für eine unbeeinträchtigte und effiziente Arbeitsweise der Anordnung zu schaffen.
In der Abbildung von 1 wird, in beispielhafter Form, eine derartige erfinderische Lösung eines Antriebes mit konstantem Hüllvolumen und Ausgleich von temporär wirkenden Kräften bei der Gasrückführung dargestellt.
Ein Antrieb ist aus den Einzelantrieben 1 und 2 sowie einem Linear-Rotationswandler 3 aufgebaut, der diese Einzelantriebe 1 und 2 über ein Verbindungselement 4, das an dem jeweiligen Arbeitszylinder 5 und 6 der Einzelantriebe 1 und 2 angeschlossen ist, verbindet. Der Einzelantrieb 1 setzt sich zusammen aus einem Festkolben 7, der jeweils einen Anschluss für das Arbeitsmittel 8 besitzt und einem Festkolben 9, der jeweils einen Anschluss für die Steuerflüssigkeit 10 beinhaltet. Auf den Anordnungen der Festkolben 7 und 9, der Einzelantriebe 1 und 2, sind die Arbeitszylinder 5 bzw. 6 beweglich angeordnet. Mittels der Abschlüsse 11 und 12 sowie den Hüllzylindern 13 werden für die Einzelantriebe 1 und 2 in sich geschlossene Steuervolumina 21 und 22 für die Steuerflüssigkeit 10 gebildet, die ihrerseits beweglich auf den Arbeitszylindern 5 und 6 angeordnet sind und mit je einem Nebensteuerzylinder 14 oder 15 verbunden sind. Genannte Nebensteuerzylinder 14 und 15 stehen über die hydraulische Verbindung 16 untereinander und mit einem Hauptsteuerzylinder 17 in Verbindung, wobei letzterer beispielhaft als ein Bestandteil des Linear-Rotationswandlers 3 ausgebildet ist. Durch die Festkolben 7, in Verbindung mit den Arbeitszylindern 5 und 6, werden die Arbeitsvolumina 18 und 19 ausgebildet. Mittels der Überströmöffnung 20 werden die Teilvolumina der Steuervolumina 21 und 22, die aus der Verbindung von Hüllzylinder 13, Festkolben 9 sowie den Arbeitszylindern 5 und 6 entstehen, miteinander verbunden. Dichtelemente 23 verschließen die Kontaktstellen der aufeinander gleitenden bewegten Flächen.
Ausgehend von der Abbildung in 1 befindet sich der Einzelantrieb 1 im Zustand der Arbeitserzeugung und im Einzelantrieb 2 wird das im Arbeitsvolumen 19 sich befindende Arbeitsgas in Richtung des Anschlusses für das Arbeitsmittel 8 bewegt. Dafür wurde die sich im Steuervolumen 22 befindende Steuerflüssigkeit 10 extern mit einem Druck beaufschlagt. Durch die mittels des Nebensteuerzylinders 15 initiierte beschleunigte Bewegung des Hüllzylinders 13 des Einzelantriebes 2 wird die Steuerflüssigkeit 10 aus dem Volumen des Hüllzylinders 13 über die Überströmöffnung 20 des Arbeitszylinders 6 in den Bereich des Steuervolumens 22 des Arbeitszylinders 6 bewegt.
Zeitgleich wird die Steuerflüssigkeit 10 des Einzelantriebs 1 im Steuervolumen 21 druckfrei geschaltet. Bei der Bewegung des Arbeitszylinders 5 wird folglich die darin sich befindende Steuerflüssigkeit 10 aus dem zwischen Festkolben 9 und Arbeitszylinder 5 gebildeten Teil des Steuervolumens 21, über die Überströmöffnung 20 des Einzelantriebs 1, in den durch den Hüllzylinder 13 und dem Arbeitszylinder 5 gebildeten Teil des Steuervolumens 21 bewegt. Da die Steuervolumina 21 und 22 für die Steuerflüssigkeit 10 unabhängig vom Bewegungszustand der Einzelantriebe 1 und 2 in ihrer Größe unveränderbar sind, findet kein Strömungsaustausch der Steuerflüssigkeit 10 mit der äußeren Umgebung der Gesamtanordnung statt.
In der Abbildung 2 wird gleichfalls in beispielhafter Form die erfinderische Lösung eines Antriebes mit konstantem Hüllvolumen und Ausgleich von temporär wirkenden Kräften bei der Gasrückführung dargestellt. Hierbei besteht die funktionale Abweichung zu 1 lediglich darin, dass der Antrieb für die Bewegung der Hüllzylinder 13 durch eine mechanische Lösung ersetzt wurde. Für den Hauptsteuerzylinder 17 finden die vom Linear-Rotationswandler 3 angetriebenen Übersetzungsgetriebe 25 Anwendung und die Nebensteuerzylinder 14 und 15 werden durch die mittels der Verbinder 24 mit den Hüllzylindern 13 verbundenen Antriebsstangen 26 ersetzt. Damit ergeben sich, unter Berücksichtigung der veränderten Komponenten, die gleichen funktionalen Abläufe, wie sie bereits unter der 1 beschrieben wurden.
Bezugszeichenliste

1: Einzelantrieb
2: Einzelantrieb
3: Linear-Rotationswandler
4: Verbindungselement
5: Arbeitszylinder
6: Arbeitszylinder
7: Festkolben
8: Anschluss für das Arbeitsmittel
9: Festkolben
10: Steuerflüssigkeit
11: Abschluss
12: Abschluss
13: Hüllzylinder
14: Nebensteuerzylinder
15: Nebensteuerzylinder
16: Hydraulische Verbindung
17: Hauptsteuerzylinder
18: Arbeitsvolumen
19: Arbeitsvolumen
20: Überströmöffnung
21: Steuervolumen
22: Steuervolumen
23: Dichtelemente
24: Verbinder
25: Übersetzungsgetriebe
26: Antriebsstange Hüllzylinder

Claims

Antrieb mit einem konstanten Hüllvolumen und Ausgleich von temporär wirkenden Kräften bei der Gasrückführung, bestehend aus einem Einzelantrieb 1 und einem Einzelantrieb 2, deren jeweilige Arbeitszylinder 5 und 6, die mittels eines Verbindungselementes 4, eines Linear-Rotationswandlers 3, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass für den Einzelantrieb 1 ein Teil eines Steuervolumens 21 jeweils durch den Festkolben 9 und den Arbeitszylinder 5 sowie durch den Hüllzylinder 13 und den Arbeitszylinder 5 ausgebildet wird und dass für den Einzelantrieb 2 ein Teil eines Steuervolumens 22 jeweils durch den Festkolben 9 und den Arbeitszylinder 6 sowie durch den Hüllzylinder 13 und den Arbeitszylinder 6 ausgebildet wird, die jeweils über die zugehörigen Überströmöffnungen 20 miteinander verbunden sind.
Anspruch gemäß dem Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, dass das Steuervolumen 21 und das Steuervolumen 22, in ihrer Gesamtheit, in jeder Stellung der Arbeitszylinder 5 und 6 der Einzelantriebe 1 und 2, ein konstantes Volumen aufweisen.
Anspruch gemäß der Punkte 1. und 2., gekennzeichnet dadurch, dass sich die Hüllzylinder 13, gegenüber den Arbeitszylindern 5 und 6, der Einzelantriebe 1 und 2, phasenstarr zu den Arbeitszylindern 5 und 6, und mit doppelt so großer Geschwindigkeit bewegen.
Anspruch gemäß der Punkte 1. bis 3., dadurch gekennzeichnet, dass an die Hüllzylinder 13 hydraulisch betätigte Nebensteuerzylinder 14 und 15 angeschlossen sind, die ihrerseits wiederum mittels einer hydraulischen Verbindung 16 Kontakt zu einem hydraulischen Hauptsteuerzylinder 17 haben, der Bestandteil des Linear-Rotationswandlers 3 ist.
Anspruch der Punkte 1. bis 4., gekennzeichnet dadurch, dass alle mit der Steuerflüssigkeit 10 benetzten Flächen der Steuervolumina 21 und 22 sowie alle Flächen der Arbeitsvolumina 18 und 19 derart gestaltet und angeordnet sind, dass die Summe aller hierauf ausgeübten Kraftwirkungen, bei der Rückführung des Arbeitsgases, innerhalb der Einzelantriebe 1 und 2, sich in ihrer richtungsabhängigen Gesamtwirkung aufheben.
Anspruch gemäß der Punkte 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Hüllzylinder 13 auch mittels mechanischer Übersetzungsantriebe 25 erfolgt, die mit Elementen des Linear-Rotationswandlers 3 in Verbindung stehen.
Anspruch gemäß der Punkte 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, dass der Linear-Rotationswandler 3 auch in Form eines Kurbelantriebs ausgelegt sein kann.