DE2839561A1

DE2839561A1 - Kraftanlage

Info

Publication number: DE2839561A1
Application number: DE19782839561
Authority: DE
Inventors: John E Holleyman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1978-09-12
Publication date: 1979-03-22
Also published as: GB2004593B; IT7851026A0; FR2402766A1; GB2004593A; CA1081972A; US4162614A; JPS5459540A

Description

1 1- SEP. 1978

78 032 Kü/u

John E. Holleyman, 3402 PoIk Street, Monroe, Louisiana 71201 / USA

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der US-Patentanmeldung 832 723 vom

13. September 1977 beansprucht.

Kraftanlage

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kraftanlagen und insbesondere auf ein Kolbentriebwerk, das durch irgendein verfügbares Druckmittel sicher betrieben werden kann, und sie ist eine Verbesserung der in der US-PS 3 925 984 beschriebenen Kraftanlage, bei welcher Magnetventile und Relaisschalter erfolgreich verwendet werden.

Um die Kraftanlage durch beliebige verfügbar Druckmittel betreibbar zu machen, von denen einige, wie im Falle von Bohrlöchern oder Naturgasdruck, explosiv sind, müssen alle möglicherweise funkenerzeugende Bauteile beseitigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kraftanlage zu schaffen, die so konstruiert ist, daß sie durch jedes verfügbar Druckmittel, ob explosiv oder nicht, betrieben werden kann. Dabei ist es ein wichtiges Ziel der Erfindung, eine verbesserte Kolben-Kraftanlage zu schaffen, die bei stationären Anwendungen durch Anzapfen von Naturgasdruck aus Bohrschächten oder Hochdruck-Gasleitungen betrieben werden kann, wobei das Gas dann für weitere gewerbliche und private Verwendungszwecke weiterbefördert wird.

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Ein weiteres wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kolbenkraftanlage zu schaffen, die durch Druckluft für stationäre und mobile Zwecke betrieben werden kann.

Weiterhin wird durch die Erfindung eine verbesserte Kolbenkraftanlage geschaffen, die durch ein Druckmittel betreibbar ist, welches auch die Ansaugventile der Zylinder betätigt, um jede Notwendigkeit von Magnetventilen oder Relais zu beseitigen.

Die verbesserte Kraftanlage nach der Erfindung kann auch durch ein Druckmittel betrieben werden, bei dem die Energie von hin und her beweglichen Kolben in Rotationsenergie einer Antriebswelle umgewandelt wird, um nützliche Arbeit zu verrichten. Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine druckmittelbetätigte Kraftanlage gemä3 der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines 01abscheiders, der sich in der Druckmittel-Eingangsleitung befindet,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch den Ölabscheider,

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch das Kolbentriebwerk, wobei die Einstell- und Ventileinrichtungen für die druckmittel betätigten Ansaugventil einrichtungen dargestellt sind,

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf den Venti1-Betätigungsmechanismus ,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf die Druckmittelleitungen für die Einstell- bzw. Steuer- und Venti1-betätigungseinrichtungen, einschließlich der Ansaug- und Auspuff-Sammelrohre,

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Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Schieberventils, welches als Ansaug- und Auspuffventil fungiert, sowie die Ansaug- und Auspuffleitungen zu bzw. von den Zylindern,

Fig. 8 einen vertikalen Mittelschnitt durch das Schieberventil in der Auspuffstellung und

Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das unter Verwendung von Druckluft erfindungsgemäß betrieben wird.

Die Zeichnung zeigt ein druckmittelbetätigtes Kolbentriebwerk 10 auf einem Rahmen 12 mit einem Getriebe 14 und einer Antriebswelle 16, die mit einem Generator, einer Sägemühle usw. 18 über entsprechende Mittel, wie Zahn- oder Kettenräder oder Riemenscheiben 20 und Antriebsketten oder Riemen 22 verbunden sein kann. Druckmittel, wie jenes aus einem Gasbohrschacht usw. (nicht dargestellt) wird über ein Rohr 24 mit einem Ein- und Ausschaltventil 26 einem Druckbehälter 28 durch eine Leitung 30 zugeführt, die einen einstellbaren Druckregler 32 sowie einen ölabscheider 34 aufweist für den Fall, daß dem Gas Ol beigemischt ist. Das Rohr 24 steht außerdem mit einem Bypassrohr 25 in Verbindung, welches ein Absperrventil 27 aufweist. Der Druckbehälter 28 wird dazu verwendet, Druckschwankungen zu vermeiden, und ist mit einem Prüfventil 36 ausgestattet. Das Druckmittel gelangt aus dem Tank 28 über ein Ansaug- Sammelrohr 38 zu Schieberventilen 40, die durch ein Rohr 42 mit jedem der Zylinder 44 verbunden sind, und wird durch Bewegung der Kolben 46 über Rohre 48, ein Auspuff-Sammelrohr 50 und ein Prüfventil 51 nach einem Auspufftank 52 ausgestoßen, der den Auspuffdruck stabilisiert. Die Gase gelangen dann über ein Prüfventil 56 in der Auspuff-Gasleitung 58 nach einem Ein- und Ausschaltventil 60, von wo sie für normale Verwendung zu gewerblichen oder privaten Zwekken weiterbefördert werden.

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Der ölabscheider 34 (Fign. 2 und 3) enthält vertikal angeordnete gekrümmte Rippen bzw. Flügel 62, die durch die Gasströmung drehbar sind, so daß jegliches öl aus dem Gas abgeschieden wird und auf den Boden des Abscheiders fällt, von wo es durch ein Ablaßventil 64 abgeführt wird. Somit gelangt ölfreies Gas zum Druckbehälter 28 über das Rohr 30 mit einem Druck von 17,6 bar und ggf. mehr.

Wie aus den Fign. 1, 6, 7 und 8 hervorgeht, weisen die Schieberventile 40 je ein Gehäuse 66 mit einer durchbohrten Hülse 68 für den Durchlaß von Ansaug- oder Auspuffgasen auf, und zwar abhängig von der Stellung des spulenartig ausgebildeten Ventil körpers 70, der mittels einer Druckfeder 72 in der Auspuffstellung gehalten wird, wie in Fig. 8 dargestellt. Der Ventilkörper bzw. Schieber 70 wird nach unten entgegen der Wirkung der Feder bewegt, um Gasdruck mittels Schieber-Betätigungsgasdruck, der auf die Oberseite des Schiebers 70 gerichtet ist, über die Bohrung 74 von einem Betätigungsventil her zuzuführen, wie noch beschrieben wird.

Nach Fig. 7 übermittelt das 12 mm-Ansaugrohr 41 aus dem Ansaug-Sammelrohr 38 Gasdruck nach dem 12-mm-Rohr 42 und dessen Zylinder 44 nur dann, wenn der Ventil schieber 70 durch Betätigungsgasdruck über die Bohrung 74 in seine untere Stellung entgegen der Feder 72 bewegt worden ist. Wird der Betätigungsdruck abgesperrt, dann kehrt der Ventil schieber 70 in die in Fig. 8 dargestellte Auspuffstellung zurück, woraufhin der Gasdruck aus dem Zylinder 44 über das Rohr 42, das 12-mm-Rohr 47, die Verbindungsstelle 49, das Schieberventil 40 und das 25-mm-Auspuffrohr 48 nach dem Auspuff-Sammelrohr 50 ausgestoßen wird. Das größere Auspuffrohr 48 sowie die Verbindungsstelle 49 ermöglichen dem Triebwerk einen freien Lauf ohne Gegendruckaufbau.

Nach Fig. 4 wird, wenn der den Zylindern 44 zugeführte Gasdruck die Kolben 46 hin und her bewegt, um die Antriebswelle 16 mittels ihrer Kurbeln 76 zu drehen, der Zeitsteuermechanismus betätigt. Dieser weist eine vertikal angeordnete Nockenwelle 78

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mit einem Paar von horizontal angeordneten Nocken 80, 82 auf, die an ihr im rechten Winkel zueinander befestigt sind, wobei der Nocken 82 unmittelbar oberhalb des Nockens 80 angeordnet ist. Die Nockenwelle 78 sitzt in geeigneter Weise in Lagern 79, und ein Zahnrad (hier Kegelrad) 84 ist am unteren Ende desselben befestigt und wird durch ein entsprechendes Zahnrad bzw. Kegelrad 86 angetrieben, welches am rechten Ende einer entsprechend gelagerten horizontalen Nockenwelle 88 befestigt ist. Letztere wird durch ein durch ein Antriebswellenrad 82 angetriebenes Kettenrad 90 mittels einer Kette 94 angetrieben.

Wie aus den Fign. 4, 5 und 6 hervorgeht, bildet der Zeiteinteil ungs- bzw. Steuermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ein Betätigungsventil 96, 97, 98, 99 für die Zylinder A₅ B, C und D, und jedes Betätigungsventi1 hat einen rückholfederbelasteten Betätigungsarm 100, der zyklisch durch die Nocken 80 und 82 niedergedrückt wird, um Gasdruck dem Schieberventil 40 des betreffenden Zylinders zuzuführen, wobei zwei der Arme 100 niedriger als die anderen beiden angeordnet sind, um eine richtige Wirkverbindung mit den Nocken sicherzustellen.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, wird Druckmittel aus dem Druckbehälter 28 durch ein Rohr 102 über einen Druckregler 103, der auf 3,5 bar eingestellt ist, einem Verteiler 104 zugeführt, wo er auf die Betätigungsventile 96, 97, 98, 99 über Rohre 106 verteilt wird.

Nach Fig. 4 wird Druckmittel den Zylindern 44 nacheinander auf die Kolben 46 (A, B, C, D) zur Einwirkung gebracht, und nach der Darstellung in Fig. 4 ist A in einer Stellung zu Beginn des Abwärtshubs, B und C befinden sich in Zwischenstellungen, und D befindet sich am untersten Totpunkt des Hubs und am Beginn des Aufwärts-Auspuffhubs.

Bei Betrieb wird das Absperrventil 27 geschlossen und das Ein- und Ausschaltventil 26 geöffnet, um Gasdruck dem Druckbehälter 28, dem Ansaug- Sammelrohr 38, dem Verteiler 104 und den

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Rohren 106 zu den Betätigungsventilen 96, 97, 98, 99 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Betätigungsarm des Betätigungsventils 96 durch den Nocken 80 (siehe Fig. 6) niedergedrückt, um Druckmittel in die Leitung 111 einzulassen, die diesen dem Schieberventil 40 von A zuführt, wo es durch die Bohrung 74 (Fig. 8) gelangt, um den Ventil schieber 70 niederzudrücken und Druckmittel aus der Ansaugleitung 41 dem Zylinder 44 des Kolbens A zuzuführen. Der Nocken 82 betätigt dann die Ventile 97, 99 und 98 nacheinander, wobei deren Arme 100 für eine richtige Nockenberührung höher angeordnet sind. Wenn sich die Nokken 80, 82 drehen.und die verschiedenen Betätigungsarme 100 nacheinander betätigen, dann betätigen die Betätigungsventile 97, 99 und 98 die Schieberventile 40 der Kolben B, C und D. Wie bereits erwähnt, wird Druckmittel nach dem Arbeitshub über Leitungen 42, 47 und 48 nach dem Auspuff-Sammelrohr 50 ausgestoßen und für gewerbliche und private Verwendung abgeführt.

Wenn die Kraftanlage 10 nach der Erfindung sich in mobiler Anwendung, wie in einem Fahrzeug, Luftfahrzeug, Booten usw. (Fig. 9) befindet, so ist das verwendete Druckmittel Druckluft. Diese wird, wie in der US-PS 3 925 984 beschrieben, durch Batterieenergie, Kompressoren usw. zur Einwirkung gebracht, wobei diese bekannte Einrichtung durch den vorbeschriebenen neuen Steuerungs- und Ventilbetätigungsmechanismus abgeändert ist.

Es versteht sich, daß die hierin dargestellte und beschriebene Ausführungsform der Erfindung nur als Beispiel anzusehen ist und daß zahlreiche Änderungen in der Form, Größe und Anordnung von Teilen vorgenommen werden können, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen.

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-40-Leerseite

Claims

Patentansprüche

1J Druckmittel betätigte Kraftanlage in Form eines Kolben-Zylinder-Triebwerks mit einer durch die sich hin und her bewegenden Kolben drehangetriebenen Antriebswelle, einem mit einer Druckmittelquei1e verbundenen Ansaug-Sammelrohr und einem Auspuff-Sammelrohr, wobei Ventil einrichtungen zwischen den Zylindern angeordnet und mit den Sammelrohren verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil einrichtungen (40) durch Druckmittel betätigbar sind, um Druckmittel den Zylindern (A-D) nacheinander zuzuführen, und daß den Ventil einrichtungen (40) Federn (72) zugeordnet sind, um die Ventile (40) in die Auspuffstellung zu bewegen.
2. Kraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine durch die rotierende Antriebswelle (16) betätigte Steuereinrichtung das aufeinanderfolgende Zuführen von Druckmittel zur Betätigung der Ventil einrichtungen (40) bewirkt.
3. Kraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zweite Ventil einrichtungen (96-99) aufweist, die mit einer Druckmittelquel1e (28) und mit der ersten Ventil einrichtung (40) verbunden sind, daß sie ferner eine Nokkenwelle (78) und ein Paar von Nocken (80, 82) aufweist, die auf der Nockenwelle (78) sitzen, um die zweiten Ventil einrichtungen (96-99) nacheinander zu öffnen.

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OR!Q!NAU INSPECTED
4. Druckmittel betätigte Kraftanlage, gekennzeichnet durch die Kombination aus einem Kolben-Zylinder-Triebwerk mit einer Antriebswelle, aus einem Sammelrohr zum Zuführen von Druckmittel nach jedem der Zylinder sowie zur Aufnahme des Ausstoßes aus jedem Zylinder, um eine Hin- und Herbewegung der Kolben sowie eine Drehung der Antriebswelle zu bewirken, aus einer druckmittel betätigten Ventil einrichtung, welche das Zuführen von Druckmittel zu den Zylindern steuert, sowie aus einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckmittelströmung zu einer Betätigungseinrichtung für die Ventileinrichtung, um Druckmittel nach den Zylindern zu liefern und Druckmittel aus den Zylindern auszustoßen.
5. Kombination nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Federeinrichtung, welche die Venti1 einrichtung nach dem Zuführen von Druckmittel zu den Zylindern in die Auspuffstellung bewegt.
6. Druckmittel betätigte Kraftanlage, gekennzeichnet durch ein Kolben-Zylinder-Triebwerk (10) mit einer Antriebswelle (16) und Druckmittelansaug- und -auspuff-Sammel rohren (38, 50), durch erste Ventileinrichtungen (40) zum Liefern von Zylinderdruckmittel vom Ansaug-Sammelrohr (38) her und Ausstoßen desselben in das Auspuff-Sammelrohr (50), durch Betätigungs-Ventil einrichtungen (96-99) zum Zuführen von Betätigungsdruck zu den ersten Ventileinrichtungen (40) und durch eine Steuereinrichtung mit Nocken (80,82), die durch die Antriebswelle (16) zur Betätigung der Betätigungs-Ventil einrichtung (96-99) angetrieben werden, um Druckmittel der Betätigungseinrichtung für die erste Ventileinrichtung (40) zuzuführen und Druckmittel aus dieser auszustoßen, um diese erste Ventil einrichtung (40) so einzustellen, daß den Zylindern (A-D) Druckmittel zugeführt und aus diesen ausgestoßen wird, um die Kolben (46) hin und her zu bewegen und die Antriebswelle (16) zu drehen.

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7. Kraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Ventil einrichtungen Schieberventile (40) sowie eine Feder (72) aufweisen, die gegen die Schieber (70) der Ventile (40) wirken, um diese normalerweise in die Auspuffstellung vorzuspannen.

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