DE202012101448U1

DE202012101448U1 - Stickstoffantriebssystem

Info

Publication number: DE202012101448U1
Application number: DE201220101448
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2022-04-20

Abstract

Stickstoffantriebssystem unter Verwendung – wenigstens eines Tanks zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff, – wenigstens einer ersten Einrichtung zum Überführen des Stickstoffs in einen gasförmigen Aggregatzustand und – wenigstens einem Motor, der durch den gasförmigen Stickstoff angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, – dass dem Motor wenigstens eine zweite Einrichtung zum Verflüssigen des aus dem Motor strömenden gasförmigen Stickstoffs nachgeordnet ist und – dass zwischen der zweiten Einrichtung und dem Tank eine Leitung angeordnet ist, über die der verflüssigte Stickstoff in den Tank rückführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stickstoffantriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder andere Anwendungen.
Aus der Druckschrift DE 203 00 335 U1 ist ein Stickstoffantrieb für ein schadstofffreies Fahrzeug bekannt, wobei mit Druckgas in Form von Stickstoff oder einem anderen schadstofffreien Druckgas wenigstens ein Antriebsmotor angetrieben wird und wobei hier der flüssige Stickstoff oder anderes flüssiges Gas oder einfaches Druckgas in wenigstens einem Flüssiggastank und/oder Druckgastank mitgeführt wird und wobei flüssiger Stickstoff und oder anderes flüssiges Gas über wenigstens eine Leitung aus dem Flüssiggastank heraus zu wenigstens einer Gasmengenregeleinheit und zu wenigstens einer Flüssiggas-Verdampfereinheit geführt wird um die flüssige Form des Gases in eine reine gasförmige Form umzuwandeln. Durch eine daraus resultierende Expansion wird der notwendige Druck im Gas erzeugt um dieses Druckgas über wenigstens eine Leitung an wenigstens einen Hubkolbenmotor und oder Druckplattenmotor und/oder eine Gasdruckturbine zu führen und im Arbeitsraum des Antriebsmotors die Expansionskraft des Gases in eine Bewegungsenergie umzuwandeln, die dann als Antrieb zur Bewegung des schadstofffreien Fahrzeuges führt. Diese Lösung weist einen geringen Wirkungsgrad auf und stellt insbesondere für Fahrzeuge eine nicht befriedigende Antriebsleistung zur Verfügung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stickstoffantriebssystem zu entwickeln, der einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Antriebsleitung aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger 1 näher erläutert.
In einem Tank 1 wird bei einer Temperatur von –197°C flüssiger Stickstoff gespeichert. Dieser durch einen Triebkopf 2 geleitet, der eine Vielzahl von Bohrungen (nicht bezeichnet) aufweist, durch welche der Stickstoff strömt. Durch eine Vielzahl von weiteren Bohrungen (nicht bezeichnet) wird warme Luft durch den Triebkopf 2 (Wärmetauscher) geführt. Das Material des Triebkopfes besteht bevorzugt aus einem gut wärmeleitenden Material, so dass durch die warme Luft über den Werkstoff des Triebkopfes 1 auch der Stickstoff erwärmt wird, wodurch dieser expandiert. Es sind insbesondere in etwa eine Hälfte der Durchgangsbohrungen für den Stickstoff und in etwa die andere Hälfte der Durchgangsbohrungen für die warme Luft vorgesehen. Der durch die Erwärmung im Triebkopf nun gasförmige Stickstoff weist eine Reinheit von 5.0 = 99.99999 auf und wird über eine Einspritzpumpe P als Druckgas in einen Motor 3 geleitet, der sich dadurch in Bewegung setzt. Durch eine Schlauchpumpe 4 (bevorzugt eine Krauß-Pumpe nach DE 20 2009 001 865 U1 ) wird der aus dem Motor 3 austretende Stickstoff abgesaugt und in ein Kolbensystem 5 mit Nocken 6 gedrückt (Kompressor), so dass der Stickstoff in etwa einen Druck von 200 bar aufweist und mit –21°C nach dem Lindeverfahren anschließend verflüssigt wird. Dazu wird der Stickstoff in dem Kolbensystem unter Verwendung einer Kältemaschine 7, die mit Druckluft (bei ca. 1,5 bar) fährt, gekühlt und der noch gasförmige Stickstoff verflüssigt. Die Kältemaschine ist bevorzugt in der Art einer modifizierten Rotationsschlauchpumpe nach DE 20 2011 051 393.9 aufgebaut. Der wieder flüssige Stickstoff kann nun zurück in den Tank 1 geleitet werden.
Die gestrichelt dargestellte Luftzuführung der erwärmten Luft durch den Triebkopf 2 erfolgt durch Ansaugen der Luft aus der Umgebungsluft über eine Pumpe P2 (bevorzugt ebenfalls eine Schlauchpumpe/Kraußpumpe nach DE 20 2009 001 865 U1 ) wobei bedarfsweise die Erwärmung der Luft durch die Pumpe P2 erfolgt (bei entsprechender Dimensionierung der Pumpe) oder eine zusätzliche Heizung H für die Erwärmung der Luft vorgesehen sein kann.
Für die Schlauchpumpe 4 und die Pumpe P (die ebenfalls eine sich linear erstreckende Schlauchpumpe sein kann), wurde die Saug- und Druckseite und für die Kältemaschine 7, die bevorzugt als Rotationsschlauchpumpe ausgeführt ist, die Entspannungsseite und die Druckseite in der Zeichnung angetragen.
Mit der Erfindung wird erstmalig ein geschlossener Stickstoffkreislauf für einen Stickstoffantriebssystem verwendet. Das Stickstoffantriebssystem weist einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Antriebsleistung auf. Die Lösung ist für Motorantriebe jeglicher Art anwendbar. Besonders vorteilhaft eignet sich das schadstofffreie und daher besonders umweltfreundliche Stickstoffantriebssystem mit geschlossenem Stickstoffkreislauf für den Antrieb von Fahrzeugen (PKWs, LKWs, Zweiräder, Trikes usw.)
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 20300335 U1 [0002]
DE 202009001865 U1 [0006, 0007]
DE 202011051393 [0006]

Claims

Stickstoffantriebssystem unter Verwendung – wenigstens eines Tanks zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff, – wenigstens einer ersten Einrichtung zum Überführen des Stickstoffs in einen gasförmigen Aggregatzustand und – wenigstens einem Motor, der durch den gasförmigen Stickstoff angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, – dass dem Motor wenigstens eine zweite Einrichtung zum Verflüssigen des aus dem Motor strömenden gasförmigen Stickstoffs nachgeordnet ist und – dass zwischen der zweiten Einrichtung und dem Tank eine Leitung angeordnet ist, über die der verflüssigte Stickstoff in den Tank rückführbar ist.
Stickstoffantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass dem Motor wenigstens eine Absaugeinrichtung für die Absaugung des aus dem Motor strömenden gasförmigen Stickstoffs nachgeschaltet ist und – dass der Absaugeinrichtung die zweite Einrichtung zum Verflüssigen des aus dem Motor strömenden gasförmigen Stickstoffs nachgeordnet ist.
Stickstoffantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung zum Überführen des Stickstoffs aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand in Form eines Durchströmöffnungen aufweisenden Körpers ausgebildet ist, der erste Durchströmöffnungen für die Durchführung des Stickstoffs und zweite Durchströmöffnungen für warme Luft aufweist, so dass der Stickstoff aus dem flüssigen Aggregatzustand in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird und dabei expandiert.
Stickstoffantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der die Durchströmöffnungen aufweisende Körper ein Triebkopf mit Bohrungen ist, der aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht.
Stickstoffantriebssystem nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Luft über eine Pumpe aus der Umgebungsluft angesaugt und durch den Körper/Triebkopf geleitet wird.
Stickstoffantriebssystem nach einem der Ansprüch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Stickstoff in der Expansion (Reinheit 5.9 = 99.99999%) über eine Einspritzpumpe als Druckgas dem Motor zugeführt wird und diesen antreibt.
Stickstoffantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung für den aus dem Motor strömenden Stickstoff eine Pumpe, insbesondere eine Schlauchpumpe ist.
Stickstoffantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verflüssigung des gasförmigen Stickstoffs in der zweiten Einrichtung mit dem Linde-Verfahren mit einem Kompressor erfolgt, der den Stickstoff auf einen Druck von ca. 200 bar verdichtet, sodass der verdichtete Stickstoff verflüssigt wird.
Stickstoffantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor in Form eines Kolben-Zylindersystems ausgebildet ist und auf –21°C bis –22°C gehühlt wird, so dass auch eine Kühlung des darin verflüssigten Stickstoffs erfolgt.
Stickstoffantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Kompressors/ Kolben-Zylindersystems mit einer luftbetriebenen Kältemaschine erfolgt.
Stickstoffantriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemaschine in der Art einer modifizierten Rotationsschlauchpumpe nach DE 20 2011 051 393.9 aufgebaut ist.