DE10203681A1 - Closed pneumatic system has accumulator in which is provided gaseous medium under threshold temperature at least partially in liquid physical condition and/or in form bound chemically to liquid or solid substance - Google Patents

Closed pneumatic system has accumulator in which is provided gaseous medium under threshold temperature at least partially in liquid physical condition and/or in form bound chemically to liquid or solid substance

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Abstract

The closed pneumatic system has at least one accumulator (1), in which is provided a gaseous medium under a threshold temperature at least partially in liquid physical condition and/or in a form bound chemically to a liquid or solid substance (4) such as zeolith, and a chamber (2) with a variable volume and in the form of a pneumatic cylinder or inflatable cushion connected to the accumulator. The accumulator is heated to a temperature which is greater than the threshold temperature. A valve (6) is fitted between the accumulator and hollow chamber connected to it.

Description

Die Erfindung betrifft ein geschlossenes, pneumatisches System gemäß des Patentanspruchs 1. The invention relates to a closed, pneumatic system according to the Claim 1.

Heutige pneumatische Systeme sind meist als offene Systeme ausgelegt, das heißt, das gasförmige Arbeitsmedium wird von außen in das System beispielsweise durch Kompressoren oder Pumpen eingebracht, bzw. das gasförmige Arbeitsmedium entweicht nach außen. Darüber hinaus gibt es wenige geschlossene Systeme, wie beispielsweise Airbags mit Gasgeneratoren oder Rettungswesten mit Druckpatronen. Bei derartigen Systemen kann das gasförmige Arbeitsmedium allerdings nach einer einmaligen Verwendung praktisch nicht mehr in den Ausgangszustand zurückgebracht werden, das System ist also irreversibel. Today's pneumatic systems are mostly designed as open systems, that This means that the gaseous working medium is introduced into the system from the outside, for example introduced by compressors or pumps, or the gaseous Working medium escapes to the outside. In addition, there are few closed ones Systems such as airbags with gas generators or life jackets Print cartridges. In such systems, the gaseous working medium but practically no longer in the The system is irreversible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschlossenes, reversibles, pneumatisches System zu schaffen. The invention has for its object a closed, reversible, to create pneumatic system.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the features of patent claim 1.

Kerngedanke der Erfindung ist es, dass das geschlossene, reversible, pneumatische System zumindest aus mindestens einem Speicherbehälter und mindestens einem mit diesem Speicherbehälter verbundenen Hohlraum mit einem veränderlichen Volumen besteht. Der Speicherbehälter beinhaltet ein gasförmiges Medium, das unterhalb einer Schwelltemperatur zumindest teilweise in einem flüssigen Aggregatszustand und/oder in einer chemisch an ein flüssiges oder festes Mittel gebundenen Form vorliegt. Der Speicherbehälter ist bis zu einer Temperatur, die größer als Schwelltemperatur ist, beheizbar. The main idea of the invention is that the closed, reversible, pneumatic system from at least one storage container and at least one cavity connected to this storage container with one variable volume exists. The storage container contains a gaseous one Medium that is at least partially in a below a threshold temperature liquid state of aggregation and / or in a chemical to a liquid or solid medium bound form is present. The storage tank is up to one Temperature that is greater than the threshold temperature can be heated.

Wenn der beheizbare Speicherbehälter unterhalb der Schwelltemperatur nun erwärmt wird, geht das Medium vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand über, bzw. wird aus der chemischen Bindung mit dem Mittel herausgelöst. Dadurch nimmt innerhalb des geschlossenen Systems die Menge des gasförmigen Mediums zu. Die damit verbundene Ausdehnung des Volumens führt zu einer Vergrößerung des Hohlraums. Umgekehrt geht das gasförmige Medium bei einer Abkühlung, beispielsweise wenn der Speicherbehälter nicht mehr erwärmt wird, zumindest teilweise wieder in den flüssigen Aggregatszustand über bzw. wird chemisch wieder an das Mittel gebunden. Dadurch nimmt innerhalb des geschlossenen Systems die Menge des gasförmigen Mediums ab. Die damit einhergehende Verringerung des Volumens führt zu einer Verkleinerung des Hohlraums. So kann abhängig von der Temperatur des Speicherbehälters das Volumen des Hohlraums verändert werden. Es handelt sich dabei also um ein reversibles, pneumatisches System. Da das Medium immer innerhalb des Systems verbleibt, handelt es sich um ein geschlossenes System. If the heatable storage tank is below the threshold temperature now is heated, the medium changes from liquid to gaseous State of matter above or from the chemical bond with the agent removed. As a result, the amount of gaseous medium. The associated expansion of the volume leads to enlarge the cavity. The gaseous medium works in reverse when cooling down, for example when the storage tank is no longer warming up is, at least partially, returned to the liquid state chemically bound to the agent again. This increases within the closed system the amount of gaseous medium. The one with it accompanying reduction in volume leads to a reduction in the Cavity. This can depend on the temperature of the storage tank Volume of the cavity can be changed. So it is a reversible, pneumatic system. Because the medium is always within the system remains, it is a closed system.

Im Gegensatz zu offenen Systemen entstehen keine störenden Geräusche und/oder Vibrationen bei der Bereitstellung bzw. beim Entweichen des Mediums. Allgemein werden alle bekannten Gerätschaften zur Bereitstellung des Mediums, wie Pumpen, etc. nicht benötigt. Das System benötigt dadurch wesentlich weniger Bauraum, ist leichter und unterliegt einem geringeren mechanischen Verschleiß. Das Medium muss nicht aufbereitet werden, wie das bei offenen Systemen der Fall ist, die das Medium von außen beziehen. Beispielsweise muss keine von außen angesaugte Luft gefiltert, getrocknet und geölt werden. Als Medium eignen sich beispielsweise klassische Kältemittel, wie sie in Kühlschränken oder Wärmepumpen zum Einsatz kommen. In contrast to open systems, there are no disturbing noises and / or vibrations when the medium is provided or escapes. In general, all known devices for providing the medium, such as pumps, etc. not required. The system therefore requires considerably less Space, is lighter and is subject to less mechanical wear. The medium does not have to be prepared, as is the case with open systems that relate to the medium from the outside. For example, no one needs to come from outside suctioned air can be filtered, dried and oiled. Are suitable as a medium For example, classic refrigerants, such as those in refrigerators or heat pumps are used.

Für eine chemische Bindung des Mediums kommt vorteilhafterweise Zeolith als Mittel zum Einsatz. Zeolith sind hochporöse Kristalle, die von zahlreichen submikroskopischen Kanälen durchzogen sind. In diesen Kanälen und Poren lagern sich manche Gase in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand an. Bei Wärmezufuhr dampfen diese Gase aus. Ob dabei die Anlagerung wirklich durch chemische Effekte oder durch physikalische Effekte aufgrund der großen Oberfläche erfolgt, kann hier nicht eindeutig geklärt werden. Die tatsächlich auftretenden Effekte sollen hier zu den chemischen Effekten zählen. Als Medium eignen sich für Zeolith nur Medien mit einem Dipol, wie z. B. H2S, NH3, SO2, NOx, oder CO2. Das verwendete Zeolith sollte auf das jeweilige Medium abgestimmt sein, in dem z. B. die Größe der Poren entsprechend gewählt wird. Zeolite is advantageously used as the agent for chemical bonding of the medium. Zeolite are highly porous crystals that are traversed by numerous submicroscopic channels. Some gases accumulate in these channels and pores in a liquid-like state. These gases evaporate when heat is applied. It cannot be clearly clarified here whether the accumulation really takes place through chemical effects or through physical effects due to the large surface area. The effects that actually occur are to be counted among the chemical effects. Suitable media for zeolite are only media with a dipole, such as. B. H 2 S, NH 3 , SO 2 , NO x , or CO 2 . The zeolite used should be matched to the respective medium in which, for. B. the size of the pores is selected accordingly.

Zwar ist aus der DE 199 22 848 A1 der Firma Zeo-Tech Zeolith-Technologie GmbH eine Vorrichtung bekannt, bei der dieser Effekt genutzt wird, allerdings handelt es sich dabei um ein offenes System, das die entstehende Kälte beim Ausdampfen der Gase aus Zeolith nutzt. Das darin beschriebene System wird beispielsweise von der Brauerei Tucher für kleine Bierfässer verwendet. Zwischen der doppelwandigen Seitenwand des Bierfasses ist Zeolith angeordnet, das in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand angelagertes Gas enthält. Wenn nun ein Ventil geöffnet wird, kann das Gas ausdampfen und nach außen entweichen. Die dabei entstehende Verdunstungskälte wird dazu genutzt, das Bier im Bierfass abzukühlen. Dieses System ist ein offenes System, da das Gas nach außen entweicht. Entscheidend bei diesem System ist der dabei auftretende thermodynamische Effekt. DE 199 22 848 A1 is from Zeo-Tech Zeolith-Technologie GmbH a device is known in which this effect is used, but it is This is an open system that prevents the cold that forms when the Uses gases from zeolite. The system described therein is used, for example, by Brewery Tucher used for small beer kegs. Between the double-walled Side wall of the beer barrel is arranged in a zeolite contains liquid accumulated gas. Now when a valve is opened the gas can evaporate and escape to the outside. The resulting one Evaporative cooling is used to cool the beer in the beer barrel. This System is an open system because the gas escapes to the outside. critical in this system the thermodynamic effect occurs.

Der Hohlraum kann in einer günstigen Ausgestaltung ein pneumatischer Zylinder sein. Dies ist die einfachste denkbare Anwendung des erfindungsgemäßen Systems und verdeutlicht die mannigfachen Anwendungsmöglichkeiten des Systems. Alternativ dazu kann der Hohlraum gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ein aufblasbares Kissen sein. Dieses Kissen kann in Abhängigkeit der Temperatur des Speicherbehälters mehr oder weniger stark aufgeblasen sein. In an advantageous embodiment, the cavity can be a pneumatic cylinder his. This is the simplest possible application of the invention Systems and illustrates the manifold possible applications of the System. Alternatively, the cavity can be according to another advantageous one Design to be an inflatable pillow. This pillow can vary the temperature of the storage container be more or less inflated.

Idealerweise ist zwischen dem Speicherbehälter und dem damit verbundenen Hohlraum ein Ventil angeordnet. So kann bei Bedarf durch eine Erhöhung der Temperatur im Speicherbehälter zunächst ein Überdruck des gasförmigen Mediums im Speicherbehälter erzeugt werden, der durch ein Öffnen des Ventils dann schlagartig auf den Hohlraum wirken kann. So können auch schnelle pneumatische Bewegungen mit dem erfindungsgemäßen System realisiert werden. Umgekehrt kann durch ein Abkühlen des Speicherbehälters ein Unterdruck des gasförmigen Mediums erzeugt werden, der durch ein Öffnen des Ventils ebenfalls schlagartig auf den Holraum wirken kann. Ideally, is between the storage container and the associated one Cavity arranged a valve. So, if necessary, by increasing the Temperature in the storage tank is initially an overpressure of the gaseous medium are generated in the storage tank, which is then opened by opening the valve can suddenly affect the cavity. This means that even fast pneumatic Movements can be realized with the system according to the invention. Vice versa a negative pressure of the gaseous can be achieved by cooling the storage container Medium are generated, which also opens suddenly by opening the valve the cavity can act.

Das erfindungsgemäße pneumatische System ist besonders für Fahrzeuge geeignet. Pneumatische Systeme dürfen in Fahrzeugen möglichst wenig Bauraum beanspruchen, müssen möglichst robust und leicht sein und sollen möglichst keine Vibrationen und Geräusche erzeugen. Alle diese Bedingungen werden durch das erfindungsgemäße System erfüllt, da keine Pumpen oder Kompressoren benötigt werden, und da kein Medium nach außen entweicht. The pneumatic system according to the invention is particularly suitable for vehicles suitable. Pneumatic systems must have as little space as possible in vehicles claim, must be as robust and light as possible and should not be possible Generate vibrations and noises. All of these conditions are met by the System according to the invention fulfilled, since no pumps or compressors are required and since no medium escapes to the outside.

Eine günstige Anwendung des erfindungsgemäßen Systems in einem Fahrzeug ist an einem Fahrzeugsitz. An oder in dem Fahrzeugsitz befindet sich dabei mindestens ein aufblasbares Kissen, das je nach den Komfortwünschen des jeweiligen Passagiers mehr oder weniger stark aufgeblasen werden kann. A favorable application of the system according to the invention is in a vehicle on a vehicle seat. It is located on or in the vehicle seat at least one inflatable cushion, depending on the comfort requirements of the each passenger can be inflated more or less.

Auch eine Anwendung als Teil eines Cabrio-Verdeckes ist sehr vorteilhaft. Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 101 34 593.3 ist beispielsweise ein verstellbares Fahrzeugdach mit aufblasbaren Kammern bekannt. Diese Kammern können als Hohlraum durch das erfindungsgemäße System mit einem gasförmigen Medium gefüllt werden. Use as part of a convertible top is also very advantageous. From the is not prepublished German patent application DE 101 34 593.3 For example, an adjustable vehicle roof with inflatable chambers is known. These chambers can also be used as a cavity through the system according to the invention be filled in a gaseous medium.

Eine dritte besonders geeignete Anwendung stellt an einem Personenkraftwagen ein Heckspoiler dar, der von einem aufblasbaren Kissen gebildet wird. Der Heckspoiler kann beispielsweise erst ab einer gewissen Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgeblasen werden und so einen aerodynamischen Abtrieb erzeugen. Bei niedrigen Geschwindigkeiten liegt der Heckspoiler flach und unauffällig auf der Heckklappe auf. Alternativ kann das aufblasbare Kissen auch unter einem bekannten Spoiler oder unter einer bekannten Heckklappe angeordnet sein, und im aufgeblasenen Zustand den Spoiler bzw. die Heckklappe zumindest in einem Bereich anheben. A third particularly suitable application is on a passenger car a rear spoiler, which is formed by an inflatable cushion. The Rear spoiler, for example, can only start at a certain speed Inflated vehicle and thus generate an aerodynamic downforce. At low speeds, the rear spoiler lies flat and unobtrusively on the Tailgate open. Alternatively, the inflatable cushion can be placed under one known spoiler or be arranged under a known tailgate, and in inflated state the spoiler or the tailgate at least in one Raise area.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. Further advantageous refinements are the subject of dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellungsweise: The invention will now be described with reference to the accompanying figures explained in more detail. They show in a schematic representation:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der prinzipiellen Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems und Fig. 1 is a schematic representation of the principle of operation of the system according to the invention and

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anwendung des erfindungsgemäßen Systems als Heckspoiler eines PKWs. Fig. 2 is a schematic representation of an application of the system according to the invention as a rear spoiler of a car.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße System bestehend aus einem Speicherbehälter 1 und einem pneumatischen Zylinder 2 dargestellt, die mit einem Schlauch 3 miteinander verbunden sind. Der Speicherbehälter 1 ist mit Zeolith 4 gefüllt und ist mit einer Heizschlange 5 beheizbar. Das Zeolith 4 ist mit Gas angereichert, das sich in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand an das Zeolith 4 angelagert hat. Der Schlauch 3 weist unmittelbar hinter dem Speicherbehälter 1 ein Ventil 6 auf. In Fig. 1, the system according to the invention consisting of a storage container 1 and a pneumatic cylinder 2 is shown, which are connected to each other with a hose 3 . The storage container 1 is filled with zeolite 4 and can be heated with a heating coil 5 . The zeolite 4 is enriched with gas which has accumulated on the zeolite 4 in a liquid-like state. The hose 3 has a valve 6 directly behind the storage container 1 .

Wenn nun der Speicherbehälter 1 durch die Heizschlange 5 erwärmt wird, will das Gas aus dem Zeolith 4 ausdampfen. Solange das Ventil 6 geschlossen ist, steht aber das zum Ausdampfen des Gases notwendige Volumen nicht zur Verfügung. Dadurch steigt der Druck im Speicherbehälter 1. Wenn nun das Ventil 6 geöffnet wird, strömt Gas vom Speicherbehälter 1 durch den Schlauch 3 in den Zylinder 2, dessen Kolben dadurch ausgefahren wird. Anstelle der Heizschlange 5 im bzw. am Speicherbehälter 1 kann alternativ oder ergänzend der Schlauch 3 erwärmt werden. If the storage container 1 is now heated by the heating coil 5 , the gas from the zeolite 4 wants to evaporate. As long as the valve 6 is closed, however, the volume required to evaporate the gas is not available. This increases the pressure in the storage container 1 . If the valve 6 is now opened, gas flows from the storage container 1 through the hose 3 into the cylinder 2 , the piston of which is thereby extended. Instead of the heating coil 5 in or on the storage container 1 , the hose 3 can alternatively or additionally be heated.

Wird anschließend die Heizschlange 5 wieder abgeschaltet, kühlt der Speicherbehälter 1 langsam ab. Das Gas in dem System lagert sich dabei mehr und mehr wieder in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand am Zeolith 4 an. Dadurch reduziert sich das Gasvolumen in dem System. Es entsteht ein Unterdruck, durch den der Kolben des Zylinders 2 wieder eingefahren wird. Um eine möglichst zügige Abkühlung zu erreichen, kann der Speicherbehälter 1 und/oder der Schlauch 3 eine besonders große Oberfläche aufweisen und/oder aus einem stark wärmeleitenden Material bestehen. If the heating coil 5 is then switched off again, the storage container 1 slowly cools down. The gas in the system accumulates more and more in a liquid-like state on the zeolite 4 . This reduces the gas volume in the system. A negative pressure is created, through which the piston of the cylinder 2 is retracted. In order to achieve the fastest possible cooling, the storage container 1 and / or the hose 3 can have a particularly large surface area and / or can consist of a highly heat-conducting material.

In Fig. 2 ist eine andere Variante des erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Der Speicherbehälter 1 mit dem Zeolith 4 und der Heizschlange 5 ist nur durch ein Lochblech 7 von einem aufblasbaren Kissen 8 aus einem flexiblen Material getrennt. In Abhängigkeit der Temperatur des Speicherbehälters 1, die durch die Heizschlange 5 einstellbar ist, ist das Kissen 8 mehr oder weniger stark aufgeblasen. Das Kissen 8 ist auf einer hier nicht dargestellten Heckklappe eines Personenkraftwagens angebracht. Im aufgeblasenen Zustand erzeugt das Kissen 8 wie ein Spoiler einen aerodynamischen Strömungsabriss an einer Hinterkante der Heckklappe und damit zu mehr Abtrieb an der Hinterachse des Fahrzeugs. Another variant of the system according to the invention is shown in FIG . The storage container 1 with the zeolite 4 and the heating coil 5 is separated only by a perforated plate 7 from an inflatable cushion 8 made of a flexible material. Depending on the temperature of the storage container 1 , which can be adjusted by means of the heating coil 5 , the cushion 8 is more or less inflated. The cushion 8 is attached to a tailgate, not shown here, of a passenger car. In the inflated state, the cushion 8, like a spoiler, produces an aerodynamic stall at a rear edge of the tailgate and thus to more downforce on the rear axle of the vehicle.

Claims (9)

1. Geschlossenes, pneumatisches System, zumindest bestehend aus mindestens einem Speicherbehälter (1), in dem ein gasförmiges Medium unterhalb einer Schwelltemperatur zumindest teilweise in einem flüssigen Aggregatszustand und/oder in einer chemisch an ein flüssiges oder festes Mittel (4) gebundenen Form vorliegt, und mindestens einem mit diesem Speicherbehälter (1) verbundenen Hohlraum (2, 8) mit einem veränderlichen Volumen, wobei der Speicherbehälter (1) bis zu einer Temperatur, die größer als die Schwelltemperatur ist, beheizbar ist. 1. A closed, pneumatic system, at least consisting of at least one storage container ( 1 ), in which a gaseous medium below a threshold temperature is at least partially in a liquid state and / or in a form chemically bound to a liquid or solid medium ( 4 ), and at least one cavity ( 2 , 8 ) with a variable volume connected to this storage container ( 1 ), the storage container ( 1 ) being heatable up to a temperature which is greater than the threshold temperature. 2. Pneumatisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) Zeolith ist. 2. Pneumatic system according to claim 1, characterized in that the agent ( 4 ) is zeolite. 3. Pneumatisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum ein pneumatischer Zylinder (2) ist. 3. Pneumatic system according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity is a pneumatic cylinder ( 2 ). 4. Pneumatisches System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum ein aufblasbares Kissen (8) ist. 4. Pneumatic system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cavity is an inflatable cushion ( 8 ). 5. Pneumatisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Speicherbehälter (1) und dem damit verbundenen Hohlraum (2, 8) ein Ventil (6) angeordnet ist. 5. Pneumatic system according to one of the preceding claims, characterized in that a valve ( 6 ) is arranged between the storage container ( 1 ) and the cavity ( 2 , 8 ) connected to it. 6. Pneumatisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Fahrzeug zum Einsatz kommt. 6. Pneumatic system according to one of the preceding claims, characterized marked that it is used in a vehicle. 7. Pneumatisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum ein aufblasbares Kissen (8) in bzw. an einem Fahrzeugsitz ist. 7. Pneumatic system according to claim 5, characterized in that the cavity is an inflatable cushion ( 8 ) in or on a vehicle seat. 8. Pneumatisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum Teil eines Cabrio-Verdeckes ist. 8. Pneumatic system according to claim 5, characterized in that the Cavity is part of a convertible top. 9. Pneumatisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum als aufblasbares Kissen (8) einen verlagerbaren Heckspoiler eines Personenkraftwagens bildet. 9. Pneumatic system according to claim 5, characterized in that the cavity as an inflatable cushion ( 8 ) forms a displaceable rear spoiler of a passenger car.
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