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TECHNIKBEREICH
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Der Erfindungsgegenstand gefort, allgemein betrachtet, zum Maschinenbereich, bzw. zum Bereich der ökonomischen Maschinen, näher zum Bereich der Betriebsmaschinen mit konjugierten Arbeitszylindern, die in Bezug auf die Kurbelwelle gegenständig aufgestellt wurden, wobei die Volumen dieser Zylinder und die Flaschen ihrer Kolben, egal um welches Betriebsmedium es sich handelt, im Laufe des Arbeitszyklus des Geräts veränderlich sind.
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Laut der internationalen Patentenklassifikation (IPK, Int cl – 7), wurde der Erfindungsgegenstand mit einem Grundklassifikationssymbol F 01 B 15/00, das sich auf Maschinen oder Betriebsmaschinen mit Wechselkolben mit mobilen Zylindern bezieht, sowie mit der sekundären Klassifikationssymbol F 01 B 21/08 bezeichnet, welches sich auf die „Maschinen” oder Betriebsmaschinen mit Wechselkolben und Zylindern, die in Bezug auf die Kurbelwelle gegenständig aufgestellt wurden, bezieht.
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Da sich die Erfindung auch auf die technische Lösung bezieht, in der für den Betrieb eine Wirkung, die aus der Vakuumwirkung hervorgeht, benutzt wurde, so kann sie zusätzlich noch mit einem sekundären Klassifikationssymbol, F 01 B 29/00 bezeichnet werden, mit dem die Betriebsmaschinen mit Atmosphärendruck definiert wurden bzw. diejenigen, wo der Atmosphärendruck gegen das Vakuum wirkt.
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TECHNISCHES PROBLEM
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Das technische Problem, das durch die gegenständliche Erfindung gelöst werden soll, besteht aus folgendem: wie soll ein Motor-Betriebsgerät konstruiert werden, das verschiedene Betriebsmedien benutzen wird, so dass durch die Wechseländerung der Zylindervolumen und der Flächen ihrer Kolben während des Betriebs eine nützliche Energie erzeugt wird, die für den Betrieb einer Maschine, Gerätebetrieb oder einen anderen Betrieb benutzt werden kann, wobei die Menge des benutzten Mediums geringfügig verringert wird, und auch nebenbei die Konstruktion des gegenständlichen Geräts einfach, zuverlässig im Betrieb, langwierig, leicht zum Instandhalten und unabhängig von den energetischen Ressourcen des Gebiets, auf dem es installiert wird, ist.
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STAND DER TECHNIK
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Das Streben zum Konstruieren um so ökonomischerer, einfacherer und ökologisch akzeptablerer Motore, dauert seit dem Entstehen der ersten Betriebsgeräte, die zum verschiedensten Zweck gebraucht wurden. Die Betriebsmaschinen haben von der konventionellen bis zu den modernsten so viele Änderungen erlitten, dass man sie schwer aufzählen kann, sogar auch in den grundlegendsten Zügen, aber das was für sie alle gemeinsam wäre, ist, dass parallel zu den Bemühungen, eine bessere Funktionalität der Geräte selber zu realisieren, ebenfalls Bemühungen gemacht wurden, einen optimalen Treibstoff, sowie vom Aspekt der Kraft und Sparsamkeit der Geräte, als auch in letzter Zeit vor allem vom Aspekt des am mindesten negativen Einflußes auf die Umgebung zu finden. Es ist ebenfalls charakteristisch, dass in den letzten Jahren die praktischen Kosten für viele Arten der weit verwendeten Betriebsmechanismen eine ständige Tendenz zum Aufstieg aufweisen. Ein deutliches Beispiel für so eine Feststellung ist die ständige Preissteigerung des Treibstoffs für Motore mit innerer Verbrennung. Gerade so ein Zustand hat zu ernsthaften Bemühungen um Entwicklung der alternativen Energiequellen gebracht, um negative Mangeleffekte der konventionellen Treibstoffe, Unbeständigkeit bei der Versorgung, ständige Preissteigerung der Energente und vor allem die Effekte der Nebenprodukte der Verbrennung, die infolge der permanenten Verschärfung der ökologischen Kriterien, die die Betriebsgeräte gelegentlich des Attestes und der Zertifizierung für die Erteilung der Gebrauchsgenehmigungen erfüllen müssen, immer öfter sanktioniert werden, zu beseitigen.
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Eine potentiell attraktive Alternative ist im Bereich der pneumatischen Betriebsmotore erschienen, aber so wie es aus dem bisherigen Stand der Technik bekannt ist, haben sich hier zwei ernsthaften Mängel erwiesen, die ihre breite Anwendung nicht ermöglicht haben und aus folgendem ersichtlich sind: sie sind nicht genügend wirksam und verbrauchen eine große Luftmenge, die unter Druck in die Atmosphäre ausgelassen wird und mit Aufwand des teuren Treibstoffs ersetzt werden muß.
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Gerade die Problemlösung in Bezug auf den Betrieb der pneumatischen Motore stellte die Initialidee dar, das Konstruieren der Betriebsgeräte zu versuchen, die außer den Betriebsgrundsätzen der pneumatischen Motore für das Erhalten eines ökonomischen Betriebs auch denjenigen Grundsatz benutzen wurden, mit dem Atmosphärendruck gegen das Vakuum zu wirken, bzw. die potentielle Energie des Wassers auszunutzen, worauf die Realisation der Idee der gegenständlichen Erfindung gegründet wurde.
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Dieser Erfinder hat im
amerikanischen Patent Nr. 4452126 die Problemlösung des Konstruierens eines Betriebsmotors, der mit komprimierter Luft in Betrieb gesetzt wird, wobei theoretisch 80% des nutzbaren Betrieb realisiert wurde, dargestellt. Die gegenständliche Erfindung stellt ein weiteres Ziel des Autors dar, dass ein Motor mit mindestens einem Zylinderpaar konstruiert wird, der einen erhöhten Grad der nutzbaren Wirkung, so dass sein theoretisch nutzbarer Betrieb ungefähr 100% beträgt.
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Trotz sorgfältiger Durchsuchung der in- und ausländischen Patentunterlagen und Fachliteratur aus diesem Bereich, wurde keine technische Lösung gefunden, die mit der vorgeschlagenen Lösung in der gegenständlichen Erfindungsanzeige komparativ sein würde.
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AUSLEGUNG DES WESENS DER ERFINDUNG
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Mit der gegenständlichen Erfindung wurde das oben definierte technische Problem vollkommen gelöst.
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Das wesentliche der Erfindung ist aus der Konstruktion des Motors ersichtlich, der erfolgreich angewendet werden kann, wenn als Betriebsmittel für das Bewegen der Kolben die Luft unter hohem Druck, das Wasser aus dem Wasserturm bzw. das Vakuum d. h. das Prinzip der Leerheit von Torricelli ebenso wirksam verwendet wird.
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Das Gerät gemäß Erfindung hat zwei gleiche, am besten passende prismatische Zylinder, die in Bezug auf die Kurbelwelle gegenständig verbunden sind, und so ausgeführt wurden, dass ihr Volumen im Laufe der Arbeitszyklen ständig wechselweise geändert wird, wobei sich die Flächen der Kolben, die sich in den Zylindern bewegen, gleichzeitig ändern. Diese Volumenänderungen der Arbeitszylinder und die Flächenänderungen der Arbeitskolben beginnen und enden im Laufe des Schlußarbeits- und Rückarbeitsgangs. Der Gerätebetrieb gemäß dieser Erfindung entwickelt sich so, dass sich ein Arbeitszylinder ausweitet und sein Arbeitsvolumen dabei vergrößert, wobei sich gleichzeitig der zweite mit ihm konjugierte Arbeitszylinder zusammenzieht und sein Arbeitsvolumen vermindert. Das wurde dank der radialen Verschiebung einer Zylinderseitenwand in beiden Richtungen erreicht, wobei sich bei der Volumenvergrößerung eines Arbeitszylinders ebenfalls die Arbeitsfläche seines Kolbens vergrößert und umgekehrt.
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Die Neuigkeit der Erfindung ist auch daraus ersichtlich, dass für die Verschiebung der Zylinderschiebwände ein besonderes Gefüge konstruiert wurde, das für seinen Betrieb einen Teil der durch die Kolbenbewegung erhaltenen Energie benutzt, wobei die Arbeit dieses Gefüges auf der Wirkung der besonders ausgeführten zweiarmigen Hebel gegründet wurde, die den Druckausgleich auf den Schiebseiten ermöglichen, und zwar auf so eine Art, dass das Gleichgewicht des Systems erreicht wird. Mit der Volumenänderung der Arbeitszylinder und der Flächenänderung ihrer Kolben wird ebenfalls die Medium- oder Vakuumdruckstärke auf die Zylinderwände und Kolben geändert, deren Stangen (Kolbenstangen) die mechanische Arbeit auf die Kurbelwelle übertragen. Die Arbeitszyklen geben der Kurbelwelle die Energie gelegentlich des Bewegens in Richtung der Vergrößerung eigener „nutzbaren” Fläche, während die „nutzbare” Kolbenfläche beim Rückgang bis zu der sogenannten „unnutzbaren” Fläche vermindert wird, nachdem sich die Motorarbeitszyklen wechselweise wiederholen. Die nutzbare Energie im Gerät gemäß der Erfindung erhält man als Differenz des Mediumdrucks (der Luft unter Druck, des Wasserturms oder Vakuums), die an den Betriebsmotorkolben der veränderlichen Medien gelegentlich ihrer Verschiebung aus dem einen in den anderen toten Punkt realisiert werden. Die Menge dieser nutzbaren Energie hängt von der Ausführungsqualität des gegenständlichen Betriebsmotors ab, vor allem von der Wirksamkeit der Kolben- und der Zylinderschiebwanddichtung. Auf diese Weise erhaltene nutzbare Energie kann für den Betrieb der Maschinen bzw. Geräte, die für verschiedenste Zwecke geeignet sind, verwendet werden. Die Voraussetzung für die Realisierung dieser nutzbaren Energie ist, dass während der Arbeit des Geräts, aus den Zylindern so wenig wie möglich vom Medium (das durch den Betrieb besonderer Pumpen ersetzt werden muß) herauskommt, bzw. dass im Falle eines Geräts, das auf dem Vakuumprinzip arbeitet, eine möglichst kleine Luftmenge in das Gerät hineinkommt, die in einem solchen Fall zusätzlich permanent ausgepumpt werden muß, was durch die Anwendung der Vakuumpumpe erreicht wird. Bei einem Motor, der durch die Wirkung des Wassers aus dem Wasserturm betrieben wird, wird das Ersetzen des im Laufe der Arbeit des Geräts verlorenen Wassers durch die Wasserzufuhr aus den umliegenden Naturressourcen durchgeführt, und zwar in der Regel ohne Anwendung der Pumpen, bzw. wenn dies durch die Pumpenanwendung für die Wassernachfüllung in den Wasserturm aus einem Sonderwasserspeicher nicht möglich ist. Die Vorteile in Bezug auf ähnliche technische Lösungen, die heutzutage angewendet werden, sind zahlreich, es ist aber gewiß am bedeutendsten, dass das Gerät ökonomisch und auch in denjenigen Umständen anwendbar ist, wo dafür hohe ökologische Kriterien bestehen.
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Es wird besonders darauf hingewiesen, dass das Gerät auch dort, wo es bisher, praktisch keine Voraussetzungen für die Energieproduktion gab, (weit entfernt vom Bergwerk, Wasserlauf u. a.) wirksam benutzt werden könnte.
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Die gegenständliche Erfindung hat in Bezug auf die bisher bekannten technischen Lösungen, in denen für die Arbeitserschaffung verschiedene alternative Energiearten benutzt werden, mehrere Vorteile, und zwar:
- – das Gerät ist ökologisch vollkommen rein und hat keine schädliche Wirkung auf die Umwelt, was es besonders bedeutend und aktuell macht;
- – die durch die Benutzung des gegenständlichen Motors erhaltene Energie ist besonders ökonomisch;
- – das Gerät ist einfach zum Herstellen und Instandhalten;
- – das Gerät kann an den U-Booten, Schiffen, Weltraumschiffen (außer den Maschinen mit Wasserantrieb) angewendet werden, praktisch dort, wo andere Maschinen keine nutzbare Arbeit erschaffen können (für Vakuumgerät muß man eine Luftkammer mit Druck von 1 Bar sicherstellen);
- – Leise und geräuschlose Motorarbeit.
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KURZE BILDER- UND SKIZZENBESCHREIBUNG
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Zwecks leichterem Verständnis der Erfindung und wegen der Darstellung, wie die Erfindung in der Praxis realisiert werden kann, beruft sich der Autor, nur beispielsweise, auf die beiliegenden Skizzen, die sich auf die gegenständliche Anzeigen, und wo folgendes dargestellt wird:
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Bild 1. Die schematische Darstellung des Geräts im Moment, wenn sich der obere Kolben am niedrigsten Punkt im Zylinder beim Motor mit komprimierter Luft befindet, und zwar wenn der Zylinder 1 am Anfang des Arbeitsgangs ist;
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Bild 2. Die schematische Darstellung des Geräts im Moment, wenn sich der obere Kolben am niedrigsten Punkt im Zylinder beim Motor mit komprimierter Luft befindet, und zwar wenn der Zylinder 1 am Anfang des Arbeitsgangs ist;
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Bild 3. Die schematische Darstellung des Gefüges, das die Zylinderwändeverschiebung 2 ermöglicht, und zwar in der Lage, wenn sie maximal auseinandergerückt sind, beim Motor mit komprimierter Luft;
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Bild 4. Die schematische Darstellung des Gefüges, das die Zylinderwändeverschiebung 1 ermöglicht, und zwar in der Lage, wenn sie am wenigsten auseinandergerückt sind, beim Motor mit komprimierter Luft;
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Bild 5. Die schematische Darstellung des Geräts im Moment, wenn sich der obere Kolben am niedrigsten Punkt im Zylinder beim Motor mit Vakuumantrieb befindet;
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Bild 6. Die schematische Darstellung des Geräts im Moment, wenn sich der obere Kolben am niedrigsten Punkt im Zylinder beim Motor mit Vakuumantrieb befindet,
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Bild 7. Die schematische Darstellung des Geräts im Moment, wenn sich der obere Kolben am niedrigsten Punkt im Zylinder beim Motor mit Wasserturm befindet, und zwar am Anfang des Arbeitsgangs des Zylinders 1;
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Bild 8. Die schematische Darstellung des Geräts im Moment, wenn sich der obere Kolben am niedrigsten Punkt im Zylinder beim Motor mit Wasserturm befindet, und zwar am Ende des Arbeitsgangs des Zylinders 1;
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Bild 9. Die schematische Darstellung des Gefüges, das die Wändeverschiebung des Zylinders 2 in der Lage wenn sie maximal auseinandergerückt sind, ermöglicht, und zwar beim Motor mit Wasserturm;
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Bild 10. Die schematische Darstellung des Gefüges, das die Wändeverschiebung des Zylinders 1 in der Lage wenn sie maximal auseinandergerückt sind, ermöglicht, und zwar beim Motor mit Wasserturm;
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Bild 11. Die schematische Darstellung der Verbindung mehrerer gegenständlicher Motore mit Wasserturm;
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Bild 12. Die schematische Darstellung der Motorverbindung, der die potentielle Energie des Wasserturms mit der Wassermasse eines Flußes oder Akkumulationssees benutzt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Beispiel 1.
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Betriebsmotor mit komprimierter Luft als Medium für das Bewegen der Arbeitskolben
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Beim Betrachten der Bilder 1, 2, 3 und 4 der beiliegenden Skizze kann man leicht bemerken, dass das Gerät der Erfindung aus zwei identischen Arbeitszylindern 1 und 2 mit veränderlichem Volumen besteht, die durch die Verbindungsrohre 3 und 4 mit dem Behälter 5 verbunden sind, in dem sich die Luft unter hohem Druck, der mit Hilfe des Kompressors 6 erhalten wird, befindet. Der Behälter 5 und der Kompressor 6 sind Standardausführungen und gut bekannt im Stand der Technik, so dass es wegen der Vereinfachung der Beschreibung nicht erforderlich ist, ihre Arbeit besonders zu erklären. Die Zylinder 1 und 2 sind identisch und in Form von best porösen Parallelepipeden mit rechteckigem Querschnitt, auf der oberen Seite mit Deckeln 7 geschlossen, die mit einem Paar der unbeweglichen, vertikalen Wände 8 integral verbunden sind, während das andere Paar der vertikalen Seitenwände 9 in beiden Richtungen beweglich ist, so dass es die Änderung des volumetrischen Zylinderinhalts 1 und 2 und die Änderung ihrer queren Dimensionen ermöglicht. Die Volumenänderung der Arbeitszylinder 1 und 2 begleitet eine gleichzeitige Änderung der Arbeitsfläche der Kolben 10 und 11, die durch die Kolbenstangen 12 und 13 an die Kurbelwelle 14 verbunden sind.
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In der gegenständlichen Beschreibung der Erfindung wurde ein Gerät dargestellt, das ein Paar der gegenständig ausgeführten Zylinder 1 und 2 hat, aber der Motor, der die komprimierte Luft als Medium benützt, kann laut Idee des Autors auch mit mehreren Zylinderpaaren hergestellt werden, wobei der Behälter 5, der Kompressor 6 und das Gefüge zum Bewegen der Wände für alle Zylinder, die ebenfalls alle auf dieselbe Art mit der Kurbelwelle 14 verbunden sind, gemeinsam sind. Die Verbindungsart wird gemäß den konkreten Umständen auf dem Gebiet aufgrund des Vorschlags der entsprechenden Fachleute aus dem gegenständlichen Gebiet durchgeführt werden. Das Verbinden ist laut Idee des Autors am optimalsten so durchzuführen, indem man mit den entsprechenden Hebeln die beweglichen Wände verbindet, oder man kann einfach das Verbinden mehrerer Motore mittels der achsig beweglichen Gelenke 61 und 59 durchführen.
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Zweiteilige Kolben 10 und 11 sind so ausgeführt, dass ihre Arbeitsfläche dank der Segmente 16 und 17 vom definierten Minimum (sogesagt der „unnutzbaren” Fläche) bis zum bestimmten Maximum (sogesagt der „größten nutzbaren” Fläche) geändert werden kann. Die Veränderlichkeit der Kolbenfläche 10 und 11 kann auf verschiedene Arten realisiert werden, aber es wurde zwecks Darstellung der Realisierbarkeit der Erfindung, wie es aus den Bildern der beiliegenden Skizze ersichtlich ist, eine derartige Lösung, gegeben, gemäß welcher die obere Fläche des keilförmigen Segments 16, sowie die gleichartige obere Innenseite des Eingliederungssegments 17 etwas schräg ausgeführt wurden. So eine Ausführungsart der Segmente 16 und 17 ermöglicht eine gute Dichtung, was sehr wichtig ist für eine wirkungsvolle Arbeit des Geräts. Das Haften der Segmente 16 und 17 der Kolben 10 und 11 an die Festwände 8 und die beweglichen Zylinderwände 9 wurde durch die Hebel 18 und 19 realisiert, die mittels der Federmechanismen 20 ständig angespannt sind, und die wegen leichterem axialen Bewegen durch die Zylinder 1 und 2 befestigte Rädchen 21 an freien Deckel 7 mit Hilfe der Hebel 56 mit dem Spannmechanismus 57, an dessen freiem Ende sich das Rädchen 58 befindet, durchgeführt wurde.
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Der Mechanismus, der die Volumenänderung der Arbeitszylinder ermöglicht, besteht aus drei mit der Kurbelwelle 14 verbundenen Untergefügen, von denen das erste Untergefüge das Verschieben der bewegbaren Zylinderseiten 9 durch die Hebel 31, 32, 34 und 35 ermöglicht. Dieses Untergefüge ist gelenkmäßig mit folgendem Untergefüge axial durch das Gelenk 61 verbunden, und es besteht aus den Hebeln 39, 41 und 42, die das Gleichgewicht der Druckkraft auf den verschiebbaren Seiten ermöglichen. Das dritte Untergefüge besteht aus den Hebeln 26, 27 und 24, die das Erhalten des Kräftegleichgewichts im Laufe der Kolbenbewegung 1 und 2 ermöglichen, und mittels ihm wird indirekt auf das Erhalten der nutzbaren Energie eingewirkt. Im weiteren Text der Beschreibung der Erfindung wurde eine genaue Beschreibung des Betriebs von jedem einzelnen Untergefüge und ihrer gegenseitigen Konjugationen, bzw. Einflüsse auf die effektive Gesamtarbeit des Motors gegeben.
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Beim Betrachten der Bilder 1, 2, 3 und 4 kann man leicht bemerken, dass die Zylinder 1 und 2 Bezug auf die Kurbelwelle 14 gegenständig aufgestellt wurden, wobei die Kolbenstangen 12 und 13 auf gewöhnliche Art an die Segmente 16 und 17 der Kolben 10 und 11 befestigt sind. Der Luftdruck wirkt in diesem Fall von der Innenseite auf die Kolben 10 und 11, so dass sie sich von oberen bis zum unteren toten Punkt und umgekehrt bewegen, und infolge dessen es zum Bewegen der Kurbelwelle 14 kommt, die zwecks Erhaltens einer größeren Rotationszahl an den Anschlußmaschinen wie z. B. am Generator 22 direkt mit dem Reduktionszahnrad 15 verbunden ist. Der Verlust eines Luftteils aus den Zylindern 1 und 2, die sich unter Druck befindet, kann trotz guter Dichtung kaum vermieden werden, so dass es erforderlich ist, das Medium unter Druck mit Hilfe des Kompressors 6 in den Behälter 5 ständig dazuzugeben, wofür ein minimaler Energieaufwand nötig ist.
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Zwecks Beseitigung der Arbeitsstockung des Geräts, in Fällen wenn sich die Kolben 10 und 11 in den äußersten oberen und unteren Punkten befinden, befindet sich an der Kurbellwelle 14 das Axialrad 23, das auf eine in der Technik gut bekannte Art zur synchronisierten Arbeit des kompletten Geräts beiträgt. Im extremen Abschlußarbeitsgang und Rückgang der Kolben, im Moment wenn sich einer der Kolben ausbreitet und der andere zusammenzieht, kommt es zum Ausgleich der Druckkraft und die Energie ist der Null gleich, dann kommt die Wirkung des Axialrads 23 zum Vorschein.
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Das Erhalten der Kraft, die auf die Wände 9 wirkt, wird durch das Bewegen der Hebel 24 mittels der Gelenke 45, die mit den Korrektionshebeln 26 und 27 verbunden sind, die wieder durch das Knie 28 kardanisch mit Kurbel der Kurbelwelle 14 verbunden sind, realisiert. Ein Hebelende 24 ist gelenkmäßig mit dem Mittelpunkt des engeren „U”-Profils 29 des Zylinderwändeverschiebungsmechanismus 9 verbunden, während sich am anderen freien Ende das Rädchen 30 befindet, dessen Verschiebung durch das Bewegen der Korrektionshebel 26 bzw. 27 vollzogen wird. Der Luftbehälter unter hohem Druck 5 wurde so ausgeführt, dass er durch das Rohr 3 und 4 mit beiden Zylindern 1 und 2 verbunden ist, und er dient zum Versorgen dieser Zylinder mit Luft. Im Augenblick wenn sich aus irgendeinem Grund die Zylinder ausleeren (Reparatur), öffnet sich das Ventil 63, indem es die Luftzufuhr in die Zylinder ermöglicht. Das Ventil 63 dient auch als Startventil und mit ihm wird auch die Arbeitsschnelligkeit des Motors (die schnell oder langsam sein kann) beeinflußt.
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Die Synchronisierung der Wändeverschiebung wurde durch das Gefüge, das aus dem Hebelsystem 31, 32 und 33 besteht, am besten realisiert, wobei ein Hebelende 33 mit dem Kardan 34 verbunden und an die Kurbelwelle 14 gebunden ist.
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Das andere Hebelende 33 verfügt über Führungen 64 zwischen denen das auf den Hebelende L 35 eingebaute Rad 65 die Standsichereit der Hebelbewegung erhält.
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Gelegentlich der Hebelbewegung 33 nach oben und unten wird der Hebel 32 bewegt, so dass sich sein entgegengesetztes Ende mittels des Achsengelenkes 59, verbunden mit dem waagrechten Hebel 31, nach links und rechts bewegt. Diese Bewegung wurde so ausgerechnet, dass maximale Abweichungen von der „0” Lage dem Bewegen der Kolben 10 und 11 der Zylinder 1 und 2 zwischen seinen Endpositionen entsprechen. Man kann es leicht bemerken, dass eine minimale Verschiebung des Hebels 35 eine maximale Bewegung des Hebels 31 ermöglicht, das sich auf das Verschieben der Arbeitskolbenflächen in den extremen Endpunkten des Schlußarbeits- und Rückgangs widerspiegelt. Das waagerechte Verschieben des Hebels 31, und durch ihn auch des verlängerten gebogenen Arms 39, wird mit Hilfe des Gelenkhebels durchgeführt, der aus den Armen 41 und 42 besteht, wobei der Mittelteil des Hebels 42 im Lager „L” 46 eingelagert ist, so dass er sich ungestört gelegentlich der Drehung der Kurbelwelle 14 nach links und rechts bewegt, infolge dessen es zum Bewegen des mit ihm durch das Achsengelenk 43 verbundenen Arms 41 kommt. Der Arm 41, der in der Mitte eine kleine Achse 60 hat, ist mit Hilfe der kleinen Achse 61 mit dem Korrektionshebel 31 beweglich verbunden, durch dessen Verschiebung in einer oder anderer Richtung es zum Verschieben des gebogenen Stiels 39 mit den radial befestigten Armen 40 kommt, durch deren Segmentenverstärkungen 44 sich das Rädchen 30 bewegt, das axial beweglich am Hebelende 24 ausgeführt wurde. Die Segmentenverstärkungen 44 wurden deshalb ausgewählt, weil sie die richtige Druckübertragung auf den Hebel 24 ermöglichen, der weiter durch das im „U”-Lager 29 eingelagerte Gelenk 45, eine synchronisierte Verschiebung der beweglichen Wand 9 der Motorzylinder 1 und 2 ermöglicht. Die Rolle der Radbremse ist den Radweg 30 auf der Innenseiten des Segmentes 44 bedeutend kürzer als ev. Weg auf der Innenseite des bogenförmigen Halters 39 zu machen; diese Eigenschaft ist von Bedeutung, da die Verluste bei der Reibung und der Energie beim Ausgleich der Druckkräfte an die Schiebewände 9 verkleinert sind.
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Beim Betrachten der Bilder der beiliegenden Skizze kann man leicht bemerken, dass der Ausgleich der Druckkräfte auf den beweglichen Wänden 9 der Kolben 10 und 11 kann realisiert werden, wenn sich die Rädchen 30 in den niedrigsten Segmenten 44 der Arme 40 befinden, bei maximaler Drucklast der Wände 9 d. h. beim Abschlußarbeitsgang des ersten Zylinders 1 und abschließendem Rückarbeitsgang des ihm gegenüberliegenden Zylinders 2. Der Druck ist dann an beiden Hebelarmen 31 gleich. Bei weiterer Kolbenbewegung 10 und 11 wird der Druck auf die beweglichen Wände 9 bis zur minimalen Druckbelastung vermindert, wobei sich die Rädchen 30 jetzt auf den Endsegmenten 44 (unter und oberen) des Stiels 39 der Arme 40 befinden. Auf diese Weise wird durch dieses Hebelsystem das Kräftegleichgewicht erhalten, das die Grundlage dafür darstellt, dass sich die Zylinder 1 und 2 mit Benutzung geringer Energie theoretisch ausbreiten können, und zwar mit einem Verlust, der nur infolge der Reibung entsteht, sowie dafür, dass die Arbeitskolben 10 und 11 ihre Arbeitsflächen – von den minimalen bis zu den maximalen – im Arbeits- und Rückgang ändern können, woraus im Endfall theoretisch eine nutzbare Energie resultiert, die dann für den Betrieb verschiedener Maschinen und Geräte weiter benutzt werden kann. So eine Verschiebung ermöglicht das Gleichgewicht der Kräfte, das ebenfalls die Ausgangsgrundlage für das Erhalten der nutzbaren Arbeit des gegenständlichen Motors ist. Das Gleichgewicht der Kräfte wird in jedem Augenblick und egal wo sich die Kolben gelegentlich des Bewegens in den Zylindern befinden, aufrechterhalten.
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Zwecks Beseitigung der negativen Effekte der Maschinenarbeit in Fällen wenn sich die Kolben 10 und 11 in den äußersten oberen und unteren Punkten befinden, befindet sich an der Kurbelwelle 14 das Axialrad 23 wegen Synchronisierung der Gerätearbeit.
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Die Motorarbeitstheorie laut dieser Erfindung gründet sich auf die Veränderlichkeit der Arbeitskolbenflächen 10 und 11 innerhalb der Arbeitszylinder 1 und 2, die ebenfalls ihr Volumen im Laufe des Zyklus, der aus dem Anfangs-, Arbeits-, Schluß- und Rückgang der Arbeitskolben 10 und 11 besteht, ändern. Die Arbeitskolben 10 und 11 realisieren unter Einfluß des komprimierten Luftdrucks eine theoretisch nutzbare Energie, die dann außerhalb des gegenständlichen Geräts als dauerhafte Quelle der Betriebsenergie weiter benutzt werden kann.
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Der Kolbenrückgang mit kleinerer dem Medium unter Druck ausgesetzter Frontalfläche wird mit Hilfe der Energie realisiert, die vom gegenüberliegenden Zylinder, der sich in diesem Fall im Arbeitsgang befindet, zur Verfügung gestellt wird. Anders gesagt, die zum Bewegen des Kolbens mit kleinerer Fläche aus dem Anfangsrückgang in die Abschlußgangsphase erforderlichen Kräfte sind drastisch kleiner als die nutzbaren Kräfte, die während des Arbeitsgangs des Kolbens mit größerer Frontafläche erzeugt werden, bzw. der Kolben mit der größeren Frontalfläche, weil er über größeren energetischen Mediumwert unter Druck verfügt. Außer dem Ausüben des Kolbenbetriebs mit der kleineren Arbeitsfläche verfügt der Kolben mit der größeren Frontalfläche über genügend Energie zum Abdecken aller Verluste, die während der Reibung der Geräteelemente beim Arbeitsvorgang entstehen, so dass die Effekte der unnutzbaren Flächen immer annuliert werden.
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Es soll erwähnt werden, dass die Arme F, G und G1 des Hebels 41 identischer Länge sind, und dass die Länge G1 der Länge G gleich ist, wie es auf den Bildern der beiliegenden Skizze auch dargestellt wurde. Auf diese Weise ist die Gesamtlänge G + G1 mit der doppelten Armlänge des Hebels F identisch. Dieses Verhältnis wird zur Sicherstellung des erforderlichen Gleichgewichtes bei den Schiebewänden 9 der Zylinder 1 und 2 ausgewählt.
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Es ist erforderlich zu betonen, dass in der gegenständlichen Erfindungsbeschreibung ein Gerät dargestellt wurde, das ein Paar der gegenständig ausgeführten Zylinder 1 und 2 hat, aber der durch die Luft unter hohem Druck betriebene Motor kann laut Idee des Autors auch mit mehreren Zylinderpaaren hergestellt werden, wobei Luft unter Druck durch das Rohrnetz mit jedem Zylinderpaar auf gleiche Art verbunden ist, so wie wenn es sich um einen Zweizylindermotor handelt, während die Synchronisationsgefüge auch in diesem Fall mit der gemeinsamen Kurbelwelle 14 verbunden sind. Im Kolbenarbeitsgang fällt der Mediumdruck zeitweise, und steigt bei Volumenänderung der Arbeitszylinder.
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Die Senkung oder Steigerung des Mediums unter Druck bedeuten keinesfalls den Abbruch der Kraftwaage bzw. der Gleichgewichtskraft bei der Baugruppe bestehend aus den Hebeln 39, 41 und 42. Das Gleichgewicht wird ohne Rücksicht auf die Senkung oder Steigerung des Druckmediums sowie auf die Grösse der Flächen von verschiebbaren Wände 9 hergestellt und erhalten und zwar auf Grund der Tatsache, dass der Druck gleichmässig auf den Flächen der geschlossenen Gefässe gemäss Boyle-Mariotte-Gesetz über Gefässe verteilt wird.
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Beispiel 2.
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Betriebsmotor mit Vakuum als Betriebskraft zum Bewegen der Arbeitskolben
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Wie es aus den Bildern 5 und 6 in der beiliegenden Skizze leicht zu erkennen ist, besteht der Motor laut diesem Ausführungsbeispiel aus zwei identischen Arbeitszylindern 1 und 2 mit veränderlichem Volumen, die durch die Verbindungsrohre 47, 48 und 49 mit dem Vakuumbehälter 50, in dem sich das durch die Arbeit der Vakuumpumpe 51 erhaltene Vakuum oder die bekannte Leerheit von Torricelli befindet, verbunden sind. Der Vakuumbehälter 50 und die Vakuumpumpe 51 wurden standardgemäß hergestellt und sie sind in der Technik gut bekannt, so dass es wegen der Vereinfachung der Beschreibung nicht erforderlich ist, ihre Arbeit besonders zu erklären. Beide Zylinder 1 und 2 wurden wie auch im ersten Beispiel ebenfalls gegenständig an die Kurbelwelle 14 verbunden ausgeführt, und zwar so, dass sich während der Arbeitszyklen das Volumen und die Flächen ihrer Kolben ständig wechselweise ändern. Zu diesem Zweck sind die Arbeitszylinder 1 und 2 auf der einen Seite mit einem geschlossenen Vakuumgefäß – Behälter 50 verbunden, dessen Volumen bedeutend größer ist als die Arbeitsvolumen beider Arbeitszylinder.
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Das Volumen der Arbeitszylinder 1 und 2 die Arbeitskolbenflächen 10 und 11 ändern sich im Punkt des Abschlußarbeitsgangs und Abschlußrückgangs. Die Arbeit der Motorgefüge ist laut diesem Beispiel vollkommen identisch mit der Motorarbeit wie im ersten Beispiel, nur dass in diesem Fall in den Zylinder 1 und 2 ein umgekehrtes Mediumwirkungsverfahren auf ihre Wände und die Kolbenflächen 10 und 11 vorgeht. Anstatt der Wirkung der komprimierten Luft, die auf die Kolben 10 und 11 so gewirkt hat, dass sie diese unterdrückt hat, wirkt nämlich das Vakuum in diesem Fall so, dass sie von ihm angezogen werden und aus diesem Grund wurde das Rad 30 auf dem Hebel 24 so ausgeführt, dass es sich auf der Außenseite des gebogenen Stiels 39 entlang bewegt.
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Vom Aspekt der Kraft aus, ist es klar, dass das Vakuum eine Kraft darstellt, die dem Luftdruck von 1 Bar auf 1 cm2 entspricht. Der Luftdruck von 1 Bar ist in diesem Fall mit der Gravitationskraft identisch. Damit die Vakuumkraft bei diesem Motor erfolgreich ausgenutzt und in nutzbare Energie umgewandelt werden kann, ist es erforderlich, nicht das Vakuum in den Zylindern zu erzeugen, sondern dass es permanent im Laufe der ganzen Motorarbeit erhalten wird. Das Erhalten des Vakuums auf einem konstanten Niveau wird mit Hilfe der Vakuumpumpe 51 realisiert. Die Kraft dieser Pumpe hängt gewiß vom Dichtungsgrad der Arbeitszylinder 1 und 2 der Arbeitskolben 10 und 11 ab, bzw. von der Luftdruck von 1 Bar handelt, kann man sagen, dass es absolut möglich ist, den Luftdruck auf fast Null Grad zu halten. Die Rolle des Vakuumbehälters kann man daran erkennen, dass er das Vakuum in den Arbeitszylindern, wenn sie voll von Luft von 1 Bar sind (im Reparaturfall der Kolben- und Zylinderdichtungsteile), sicherstellt. Durch das Öffnen der Ventile 63 wird die Luft aus den Zylindern im Vakuumbehälter „verdünnt”, womit die Vakuumwirkung im Arbeitssystem verschafft wird. Zusätzliche Vakuumzunahme wird mit Hilfe der Vakuumpumpe realisiert. Da die Arbeit aller anderen Gefüge des Geräts für die Synchronisierung der Bewegung beweglicher Wände der Kolbensegmentenzylinder 16 und 17 identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist, mit Ausnahme des oben angegebenen, so wurde sie wegen Vereinfachung dieser Beschreibung nicht wieder in allen Einzelheiten erklärt. Es wird noch einmal betont, dass das Vakuumgefäß, die Vakuumpumpe und sonstige Untergefüge, die zum Bewegen beweglicher Wände und zweiteiliger Kolben dienen, identisch sind, wie beim System mit pneumatischem Betrieb, und dass Verbinden bzw. die Konjugation mehrerer Zylinderpaare durch die Kurbelwelle 14 ausgeführt wird.
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Beispiel 3.
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Betriebsmotor, der durch die Differenz der Wasserdrücke als Antriebskraft zum Bewegen der Arbeitskolben, angetrieben wird
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Wie es schon aus den Bildern 7, 8, 9, 10, 11 und 12 der beiliegenden Skizze leicht zu erkennen ist, besteht der Motor laut diesem Ausführungsbeispiel aus zwei identischen Arbeitszylindern 1 und 2 mit veränderlichem Volumen, die durch die Verbindungsrohre 52 und 53 mit dem Wasserbehälter 54 in der Form eines hohen Wasserturms verbunden sind.
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Durch das Betrachten beiliegender Bilder kann man erkennen, dass sie Zylinder 1 und 2 mit der am Grund des vertikalen Wasserturms 54 ausgeführten Öffnung verbunden sind, wobei das Volumen des Wasserturms 54 bedeutend größer ist als das Volumen der Arbeistzylinder 1 und 2. Die Motorarbeit entwickelt sich auf die gleiche Weise wie in den ersten zwei Beispielen der Erfindungsausführung, außer dass in diesem Fall zwecks Erhaltens der nutzbaren Energie der Wasserdruck aus dem Wasserturm benutzt wird, wobei das Wasser hier laut dem Prinzip der verbundenen Gefäße auf die Kolben 10 und 11 der Zylinder 1 und 2 wirkt. Das, was bei diesem Motor, bei dem eigentlich die nutzbare Energiemenge von der Motorkonstruktion selber, im Sinne guter Dichtung der Zylinder 1 und 2 abhängig ist, charakteristisch ist, ist dass geringwertige Wasserverluste einfach durchs Nachgießen des verlorenen Wassers in den Wasserturmbehälter 54 ersetzt werden.
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Es wird besonders betont, dass in der gegenständlichen Beschreibung der Erfindung ein Gerät dargestellt wurde, das ein gegenständig ausgeführtes Zylinderpaar 1 und 2 hat, aber der durch Wasserdruck aus dem Wasserturm 54 angetriebene Motor kann in Fällen, wenn es wegen Steigerung der Motorkraft erforderlich ist, auch mit mehreren und sogar auch mit mehreren Zehnteln der Zylinderpaare auf die gleiche Weise wie wenn es sich um einen Zweizylindermotor handelt, angefertigt werden. Das Gefüge zur Synchronisierung der Motorarbeit, Korrektion der Zylinderwändeverschiebung 9 und Änderung der Arbeitsfläche der Arbeitskolben 11 und 12 ist ebenfalls mit jedem Arbeitszylinderpaar 1 und 2 auf dieselbe Art verbunden, wie wenn es sich um einen Zweizylindermotor handelt. Es können auf einen Wasserturm mehrerer auf Bild 11 dargestellte Geräte zwecks maximaler Wasserausbeutung angeschlossen werden.
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Der Vorteil der Dichtung bei den Wassermotoren liegt darin, dass es kein Ergänzungsproblem der Wassermasse mit Hilfe irgendwelcher Pumpen, die einen Teil der erzeugten Energie verbrauchen wurden, gibt, sondern es werden Wasserressourcen aus der Natur benutzt. Bei den durch das Wasser unter Druck des Wasserturms angetriebenen Motoren stellt die Dichtung ein bedeutend kleineres Problem dar, was aus der Tatsache hervorgeht, dass die Wasserviskosität in Bezug auf die Luftviskosität 1:1000 ist, weshalb die Dichtung technisch leichter zu lösen ist. Es ist zu betonen, dass sich in diesem Fall das Wasserniveau im Turm unbedeutend ändert, so dass sich die Änderungen in den Zylindern nur mit Verlust bei der Reibung entwickeln. Eine ähnliche Situation ist auch bei den pneumatischen Motoren, wo der Luftdruck während dem Kolbenarbeitsvorgang fällt und bei der Zylindervolumenänderung steigt, und zwar ebenfalls mit entsprechendem Verlust bei der Reibung. Man kann an einen Wasserturm mehrere Wassermotore und elektrische Generatoren anschliessen, so dass der Nutzen in Bezug auf die Durchlaufwasserkraftwerke, bei denen die Produktion vom Durchlauf des auf die Wasserturbine fallenden Wassers abhängig ist, was wiederum vom Einfluß des meteorologischen Faktors abhängt, mehrfach ist. Es soll in Betracht gezogen werden, dass die gegenständlichen Wassermotore und minimalen Ausgaben für den Rohrleitungsbau vom See bis zum Wasserturm benutzt werden, aufgestellt werden können.
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ART DER INDUSTRIELLEN ODER ANDEREN ANWENDUNG DER ERFINDUNG
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Die industrielle Anfertigung der gegenständlichen Erfindung ist in den Fabriken für die Herstellung der Betriebsgeräte aufgrund der Werkstattunterlagen, welche die Fachleute aus dem gegenständlichen Gebiet durch das Benützen der Skizzen und der Beschreibungen aus der gegenständlichen Anzeige anfertigen können, absolut möglich.
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Die Erfindung eignet sich für die Serienproduktion, und ihre Anwendung wird für die Herstellung der Betriebsgeräte, die hohe ökologische Forderungen erfüllen müssen, empfohlen.
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ABSTRAKTUM
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DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF DEN BETRIEBSMOTOR VERÄNDERLICHER MEDIEN UNTER DRUCK AUF DIE ARBEITSKOLBENFLÄCHE
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Durch gegenständliche Erfindung wurde die Konstruktion des Gerätes, das den Betrieb verschiedener Geräte ermöglicht, gelöst, wobei für die Arbeit der gegenständlichen Erfindung die Wirkung der komprimierten Luft benutzt wird, und zwar Vakuum oder Wasserdruck aus dem entsprechenden Behälter mit Wasserturm, die auf die Kolben 10 und 11 so wirken, dass sie sich in den Zylindern 1 und 2 bewegen, wobei sie nutzbare Energie erzeugen.
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Das wurde realisiert, weil die Arbeitskolbenflächen 10 und 11, sowie die Zylindervolumen 1 und 2 veränderlich sind, so dass die Arbeitskolben 10 und 11, die in Bezug auf die Kurbelwelle 14 gegenständig, aufgestellt sind und die sich durch verschiedene Medien angetrieben, bewegen, in die Situation kommen, dass ihnen verschiedene Drücke gebildet werden, abhängig vom Arbeitsvolumen der Zylinder 1 und 2, infolge dessen sie zum Ausgleich neigen. Bei dieser Gelegenheit kommt es zum Erzeugen ökonomischer Energie, die von der Ausgangsstufe des Motors zu verschiedenem Zweck weiterbenutzt werden kann.
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Durch die Tatsache, dass das Medium unter Druck, bei der Änderung des Volumens von Zylindern 1 und 2 auf dem Wege vom Zylinder 1 bis zum Zylinder 2 durch die Röhren 3 und umgekehrt transportiert wird (Mediumdurchfluss unter Druck), ist deutlich erkennbar, dass das Mediummenge unter Druck als Antriebskraft unverändert bleibt, sowie dass auf dem Transportwege tatsächlich keine Reibungsverluste vorhanden sind. Der Verlust des Mediums unter Druck entsteht durch die abgedichteten Kolbenteile 16 und 17 und die Kompensierung Wände 9; diese Verluste können leicht durch die Kompensierung des neuen Mediums unter Druck von aussen und mit Hilfe der Pumpe 6 ersetzt werden.
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Auf Grund des o. A., ist endgültig alles über den Dauerbetrieb des Motors mit der Anfangserfüllung mit dem Medium unter Druck gesagt. Bei dem heutigen Stand der Technik ist es bei den Druckluftmotoren unbekannt und noch nicht erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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