DE4417925C2 - Device for using the energy of moving vehicles - Google Patents
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Description
Aus dem DE-GM 92 13 934 ist eine Vorrichtung zur Nutzung der Energie von bewegten Fahrzeugen bekannt, bei der eine Energieumwandlungseinrichtung in der Verkehrsfläche von Fahrzeugen angeordnet ist. Die Energieumwandlungseinrich tung weist einen in einer Zylinderbohrung eines Grundkörper angeordneten Kolben auf, der bei Überfahren einer mit ihm verbundenen Lastaufnahmefläche mit dem Gewicht des Fahrzeugs belastet wird. Daraufhin bewegt sich der Kolben in der Zylinderbohrung nach unten und pumpt ein den Zylinder füllendes Betriebsmedium zu einem als Turbine ausgebildeten Energiewandler, von dem das Betriebsmedium über ein Reservoir wieder dem Zylinder zugeführt wird.From DE-GM 92 13 934 is a device for using the energy of known moving vehicles, in which an energy conversion device in the Traffic area of vehicles is arranged. The energy conversion device device has a piston arranged in a cylinder bore of a base body on, when driving over a load bearing area connected to it with the Weight of the vehicle is loaded. The piston then moves in the Cylinder bore down and pumps an operating medium filling the cylinder to an energy converter designed as a turbine, from which the operating medium is fed back to the cylinder via a reservoir.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, diese bekannte Vorrichtung weiter zu verbessern.The invention is based on the problem of further increasing this known device improve.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This problem is solved by the features listed in claim 1.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2.
Die Erfindung sieht vor, den bewegten Fahrzeugen einen im normalen Bewegungsablauf z. B. beim Abbremsen der Fahrzeuge frei werdenden Teil ihrer kinetischen Energie, die ansonsten verlorengeht, zu entziehen und in nutzbare Energie umzuwandeln. The invention provides that the moving vehicles in normal Movement sequence z. B. when braking the vehicles free part of their to withdraw kinetic energy that would otherwise be lost and use it Convert energy.
Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:The invention is described below together with the Description of embodiments of the invention with reference to the figures shown. Show it:
Fig. 1a und 1b die schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform im Ruhe- (1a) und im belasteten (1b) Zustand, FIGS. 1a and 1b, the cross-sectional schematic representation of an embodiment in the rest (1a) and in the loaded (1b) state
Fig. 2 die schematische Querschnittsdarstellung einer erweiterten Ausführungsform. Fig. 2 is a schematic cross-sectional representation of an expanded embodiment.
Die Fig. 1a und 1b zeigen schematisch Grundelemente einer ersten Ausführungsform der Erfindung einer als Verkehrsflächenbauelement verwendbaren Energiegewinnungseinrichtung, deren Grundform und Abmessungen den im Verkehrsflächenbau verwandten Bauelementen gleicht. FIGS. 1a and 1b show schematically the basic elements of a first embodiment of the invention a usable as a transport device surface energy extraction means, the basic shape and dimensions similar to the related in Verkehrsflächenbau components.
Die Energieumwandlungseinrichtung 101 weist mit ihrer beweglichen Lastaufnahmefläche 103 und der in Längsachse beweglichen Kolbenstange 104 eine vertikal bewegliche Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Krafteintrages F auf, der auf ein Betriebsmedium übertragen wird. Der Zylinder 105 ist durch eine im wesentlichen zentrische, vertikal verlaufende Bohrung - mit oder ohne zugeordneter Laufbuchse - in einem Grundkörper 102 der Energieumwandlungseinrichtung 101 gebildet. Zwischen der Unterseite der Lastaufnahmefläche 103 und der ihr zugewandten Oberseite 102a des Grundkörpers 102 bildet sich ein Zwischenraum 106 durch die dazwischen angeordneten Federelemente 107, die im Kräftegleichgewicht mit einer auf der Oberseite 103a der Lastaufnahmefläche 103 ausgeübten Druckkraft die Stellung der Kolbenstange 104 im Zylinder 105 bzw. der Bohrung und im Kompressionsraum 113, bestimmen und aufgrund ihrer energiespeichernden Eigenschaften als Rückführungseinrichtung die Lastaufnahmefläche 103 samt zugeordneter Kolbenstange 104 wieder in die Ausgangsposition zurückbefördern. Mit dem Zylinder 105 ist ein Vorratsraum 108 für die Aufnahme des Betriebsmediums verbunden, der über eine Zuleitungseinrichtung 109 mit einem externen (nicht gezeigten) Reservoir in Verbindung steht. Der Vorratsraum 108 steht über eine Belüftungseinrichtung 110 mit der Atmosphäre zum Druckausgleich in Verbindung und geht in seinem unteren Bereich trennwandlos in den sich selbstbefüllenden Kompressionsraum 113 über, in dem das Betriebs medium komprimiert wird. Im unteren Bereich des Grundkörpers 102 befindet sich eine Ableitungseinrichtung 111, die über ein Rückschlagventil 112 mit dem Kompressionsraum 113 in Verbindung steht und das Betriebsmedium in ein (nicht gezeigtes) Reservoir zur weiteren Nutzung ableitet. Der sich oberhalb des Rückschlagventils 112 und zwischen der Unterseite 104a der sich absenkenden Kolbenstange 104 befindende Kompressionsraum 113 wird durch die Abwärtsbewegung der Kolbenstange 104 verschlossen.The energy conversion device 101 , with its movable load receiving surface 103 and the piston rod 104 movable in the longitudinal axis, has a vertically movable receiving device for receiving the force input F, which is transmitted to an operating medium. The cylinder 105 is formed by an essentially central, vertically running bore - with or without an associated bushing - in a base body 102 of the energy conversion device 101 . Between the underside of the load bearing surface 103 and the facing upper surface 102 a of the body 102, a gap 106 through the interposed spring elements 107 which are in force equilibrium with one on the upper side 103 a of the load bearing surface 103 applied pressure force, the position of the piston rod 104 forms in the cylinder 105 or the bore and in the compression space 113 , and because of their energy-storing properties as a return device, convey the load-receiving surface 103 together with the associated piston rod 104 back to the starting position. A reservoir 108 for receiving the operating medium is connected to the cylinder 105 and is connected to an external reservoir (not shown) via a feed device 109 . The storage space 108 is connected to the atmosphere for pressure equalization via a ventilation device 110 and merges in its lower area without a partition into the self-filling compression space 113 , in which the operating medium is compressed. In the lower area of the base body 102 there is a discharge device 111 , which is connected to the compression space 113 via a check valve 112 and discharges the operating medium into a reservoir (not shown) for further use. Located above the check valve 112 and between the bottom 104 a of the descending piston rod 104 exploiting Dende compression chamber 113 is closed by the downward movement of the piston rod 104th
Wie Fig. 1b zeigt, verschiebt sich bei einem Krafteintrag die Lastaufnahmefläche 103 gegen die Federkraft der Federelemente 107 mit ihrer Kolbenstange 104 nach unten und vollzieht eine Abstandsveränderung zum Grundkörper 102, bis ein Kräftegleichgewicht eingestellt ist. Dabei verkleinert die Kolbenstange 104 den Kompressionsraum 113 und verdrängt das Betriebsmedium aus diesem über das Rückschlagventil 112 durch die als Abgabeeinrichtung dienende Ableitungseinrichtung 111, von wo es in eine (nicht gezeigte) Energiewandeleinrichtung gelangt. Gleichzeitig (oder auch später in einem gesonderten Arbeitsgang) wird der Vorratsraum 108 über die Zuleitungseinrichtung 109 wieder mit dem Betriebsmedium aufgefüllt, womit der Kreislauf für das Betriebsmedium geschlossen ist. Um im abgesenkten Zustand der Kolbenstange 104, einen möglichen Unterdruck bei der Aufwärtsbewegung im Kompressionsraum 113 zu vermeiden, ist diesem Bauteil eine (nicht gezeigte) regulierende Dekompressionseinrichtung zugeordnet.As shown in FIG. 1b, when the force is applied, the load-bearing surface 103 moves downward against the spring force of the spring elements 107 with its piston rod 104 and changes the distance from the base body 102 until a force equilibrium is established. The piston rod 104 reduces the compression space 113 and displaces the operating medium from it via the check valve 112 through the discharge device 111 serving as a delivery device, from where it reaches an energy conversion device (not shown). At the same time (or later in a separate operation), the storage space 108 is refilled with the operating medium via the feed device 109 , whereby the circuit for the operating medium is closed. In order to avoid a possible negative pressure during the upward movement in the compression space 113 in the lowered state of the piston rod 104 , a regulating decompression device (not shown) is assigned to this component.
Endet die Belastung der Lastaufnahmefläche 103, verschiebt sie sich samt Kolbenstange 104 unter der Wirkung eines Teils der in den Federelementen 107 gespeicherten Kraft nach oben, bis der Zustand gemäß Fig. 1a erreicht und eine erneute Aufnahme eines Krafteintrages F möglich ist.If the load on the load-bearing surface 103 ends, it moves together with the piston rod 104 under the action of part of the force stored in the spring elements 107 until the state according to FIG. 1 a is reached and a renewed input of force F is possible.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer in Teilen der Energieumwandlungseinrichtung 101 nach Fig. 1a bzw. 1b ähnlichen Ausführungsform der Erfindung, wobei hier Elemente zur Steuerung von außen, zur Energiespeicherung und zur elektrotechnischen Energiewandlung sowie Vernetzungseinrichtungen angedeutet sind, so daß die Energieumwandlungseinrichtung 201 eine wählbare Betriebsart zur Energie umwandlung ermöglicht. Die der Energieumwandlungseinrichtung 101 nach Fig. 1a entsprechenden Elemente werden nachfolgend zwar genannt, aber nicht nochmals umfassend beschrieben. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional illustration of an embodiment of the invention that is similar in parts of the energy conversion device 101 according to FIGS. 1a and 1b, elements for external control, energy storage and electrotechnical energy conversion as well as networking devices being indicated, so that the energy conversion device 201 is one selectable operating mode for energy conversion. The elements corresponding to the energy conversion device 101 according to FIG. 1a are named below, but are not described again in detail.
Die Energieumwandlungseinrichtung 201 weist analog zur Energieumwandlungseinrichtung 101 einen im wesentlichen ortsfesten Grundkörper 202 und eine diesem gegenüber bewegliche Lastaufnahmefläche 203 auf, die durch ein Verbindungselement in Form einer Kolbenstange 204a mit einem unterhalb einer Laufbuchse 218 verschieblichen Arbeitskolben 204 verbunden ist. Während der Krafteintrag über die Lastaufnahmeoberfläche 203a der Lastaufnahmefläche 203 durch Vermittlung der Kolbenstange 204a auf den (dem zu erwartenden Krafteintrag angepaßten) Arbeitskolben 204 übertragen wird, senkt sich dieser in das - sich aus dem über eine Belüftungsbohrung 210 mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Vorratsbehälter 208 in einem Kompressionsraum 205 selbstätig einfüllende - Betriebsmedium und verschließt bei seiner Abwärtsbewegung mit der ihn umgebenden Dichtung 204b den oberen Bereich des Kompressionsraumes 205. In der weiteren Abwärtsbewegung verdrängt der mit einer (nicht gezeigten) Dekompressionseinrichtung versehene Arbeitskolben 204 über das Rückschlagventil 212, die Ventileinrichtung 213 und den druckaufnehmenden Verbindungskanal 211 das Betriebs medium bis zu dem sich unter dem aufbauenden Druck in Bewegung setzenden Energiewandler 214. Abhängig vom Trägheitsmoment des Energiewandlers 214 und den Verbindungskanalquerschnitten baut sich rücklaufend ein Staudruck auf, der von einem sich in Ruheposition 215.1 befindlichen internen Druckspeicher 215 bis zu seinem maximalen Füllvolumen 215.2 aufgenommen wird und zeitversetzt dem Energiewandler 214 auch nach entlasteter Lastaufnahmefläche 203 mit seinem Speicherdruck zur Verfügung steht. Das nach Durchlaufen des Energiewandlers 214 entspannte Betriebs medium wird über einen Rücklaufkanal 209 dem Vorratsbehälter 208 wieder zugeführt. Die Rückführung der Lastaufnahmefläche 203 in die Ruheposition erfolgt vorwiegend durch ein energiespeicherndes Federelement 207, das durch eine eingebrachte Ausnehmung die Kolbenstange 204a umschließt und mit an den Außenrändern angeformte Dichtungslippen 206 in Nuten 217a der Unterseite der Lastaufnahmefläche 203 und in Nuten 217 der Oberseite des Grundkörpers 202 eingreift, dadurch eine staub- und feuchtigkeitsabweisende bewegliche Verbindung zwischen dem Grundkörper 202 und der Lastaufnahmefläche 203 herstellt und so eine arbeitsfähige Energieumwandlungseinrichtung 201 bildet. Analogous to the energy conversion device 101, the energy conversion device 201 has an essentially stationary base body 202 and a load receiving surface 203 which is movable relative thereto and which is connected by a connecting element in the form of a piston rod 204 a to a working piston 204 which is displaceable below a bushing 218 . While the force input via the load-bearing surface 203 a of the load-bearing surface 203 is transmitted to the working piston 204 (adapted to the expected force input) by means of the piston rod 204 a, the working piston 204 sinks into that - which is connected to the atmosphere via a ventilation hole 210 Storage container 208 in a compression space 205 that automatically fills the operating medium and closes the upper region of the compression space 205 with its seal 204 b when it moves downward. In the further downward movement, the working piston 204 provided with a decompression device (not shown) displaces the operating medium via the check valve 212 , the valve device 213 and the pressure-absorbing connecting channel 211 to the energy converter 214 which starts to move under the building pressure. Depending on the moment of inertia of the energy converter 214 and the connecting channel cross-sections, a back pressure builds up, which is taken up by an internal pressure accumulator 215 in the rest position 215.1 up to its maximum filling volume 215.2 and is available to the energy converter 214 with its storage pressure even after the load-bearing surface 203 has been relieved stands. The relaxed operating medium after passing through the energy converter 214 is fed back to the reservoir 208 via a return channel 209 . The return of the load-bearing surface 203 into the rest position takes place predominantly by an energy-storing spring element 207 , which encloses the piston rod 204 a by means of an introduced recess and with sealing lips 206 formed on the outer edges in grooves 217 a of the underside of the load-bearing surface 203 and in grooves 217 of the top of the Base body 202 engages, thereby producing a dust and moisture-repellent movable connection between the base body 202 and the load-bearing surface 203 and thus forms a workable energy conversion device 201 .
Zur Gewährleistung der zuverlässigen Arbeitsfähigkeit läuft die Kolbenstange 204a in einer Laufbuchse 218, die am oberen Ende durch eine staub- und feuchtigkeitsabweisende Dichtung 219 und am unteren Ende durch eine Dichtungseinrichtung 220, die sich beide im Grundkörper 202 verankern, abgedichtet ist. Durch die innere Formgebung des Grundkörpers 202 sind das maximale Füllvolumen 215.2 des Druckspeichers 215, sein maximaler Ausdehnungsraum 215a und seine räumliche Anordnung, das Fassungsvermögen des Vorratsbehälters 208 mit dem sich anschließenden selbstbefüllenden Kompressionsraum 205, dem weiterführenden Verbindungskanal 211, dem Aufnahmeraum für den Energiewandler 214 und dem sich an den Energiewandler 214 anschließenden Rücklaufkanal 209 zur Optimierung der Druckverhältnisse, Fließgeschwindigkeiten etc. innerhalb der Energieumwandlungseinrichtung 201 den Belastungsverhältnissen und energetischen Gegebenheiten anzupassen.To ensure reliable working ability, the piston rod 204 a runs in a bushing 218 , which is sealed at the upper end by a dust and moisture-repellent seal 219 and at the lower end by a sealing device 220 , both of which are anchored in the base body 202 . Due to the inner shape of the base body 202 , the maximum filling volume 215.2 of the pressure accumulator 215 , its maximum expansion space 215 a and its spatial arrangement, the capacity of the storage container 208 with the adjoining self-filling compression space 205 , the connecting channel 211 , the receiving space for the energy converter 214 and to adapt the return duct 209 adjoining the energy converter 214 for optimizing the pressure conditions, flow velocities etc. within the energy conversion device 201 to the load conditions and energetic conditions.
Die elektrotechnischen und elektronischen Elemente der Energie umwandlungseinrichtung 201 sind in Fig. 2 nur teilweise (schematisch) und ohne Verdrahtung gezeigt; entsprechende Eingangs- 221 und Ausgangseinrichtungen 221a, (sowie Durchgangseinrichtungen 222) die zur externen Ansteuerung sowie zur steuerungs- und energieseitigen Vernetzung mit weiteren Energieumwandlungseinrichtungen dienen, sind jedoch andeutungsweise gezeigt. Durch die extern ansteuerbare Umschaltmöglichkeit einer Zuleitungseinrichtung 223, einer Ableitungseinrichtung 216 und einer Ventileinrichtung 213 ist die Energieumwandlungseinrichtung 201 mit einem offenen oder geschlossenen Kreislauf des Betriebs- bzw. Speichermedium und/oder des Trägers in wahlfreier Betriebsart zu betreiben.The electrotechnical and electronic elements of the energy conversion device 201 are only partially (schematically) shown in FIG. 2 and without wiring; Corresponding input devices 221 and output devices 221 a (and through devices 222 ) which are used for external control and for control and energy-side networking with other energy conversion devices are however indicated. Due to the externally controllable switching possibility of a feed device 223 , a discharge device 216 and a valve device 213 , the energy conversion device 201 can be operated with an open or closed circuit of the operating or storage medium and / or the carrier in an optional operating mode.
Die Energieumwandlungseinrichtung 201 weist in Gestalt der Durchgangseinrichtung 222 mit seinem Kupplungsteil 222a, das bei vernetztem Einsatz dichtend in ein (nicht gezeigtes) korrespondierendes Kupplungsteil einer weiteren, benachbart angeordneten Energieumwandlungseinrichtung 201 gleichen Typs eingreift, sowie der Zuleitungseinrichtung 223 und einem mit einer Kupplungseinrichtung 224a und der Ableitungseinrichtung 216 bestückten Ableitungskanal 224, Vernetzungselemente auf.The energy conversion device 201 has in the form of the passage device 222 with its coupling part 222 a, which, when networked, sealingly engages in a corresponding coupling part (not shown) of a further, adjacent energy conversion device 201 of the same type, as well as the supply device 223 and one with a coupling device 224 a and the derivation device 216 equipped derivation channel 224 , networking elements.
Claims (2)
- 1. - ein Grundkörper eine vertikal verlaufende Zylinderbohrung aufweist,
- 2. - an der Oberseite des Grundkörpers eine Lastaufnahmefläche angeordnet ist, die mit einem gegen die Kraft von Federelementen vertikal in der Zylinderbohrung beweglichen Kolben verbunden ist,
- 3. - im unteren Bereich des Grundkörpers ein Ableitungskanal für ein Betriebsmedium vorgesehen ist, der einen Kompressionsraum der Zylinderbohrung über ein Rückschlagventil mit einem Energiewandler und mit einem Reservoir verbindet,
- 1. - im Bereich der Zylinderbohrung (105) ein Vorratsraum (108, 208) für das Betriebsmedium vorgesehen ist,
- 2. - ein vertikal unterhalb des Vorratsraumes (108, 208) angeordneter, den Kompressionsraum (113, 205) bildender Teil der Zylinderbohrung (105) bei unbelastetem Zustand der Lastaufnahmefläche (103, 203) mit dem Vorratsraum (108, 208) in Verbindung steht und bei deren Belastung durch die Abwärtsbewegung des Kolbens (104, 204) verschlossen wird,
- 3. - der Vorratsraum (108, 208) über eine Belüftungseinrichtung (110, 210) mit der Atmosphäre und über einen Kanal (109, 209) mit dem Reservoir oder dem Energiewandler (214) in Verbindung steht,
- 4. - dem Kompressionsraum (113, 205) eine Vorrichtung zur Vermeidung des Unterdrucks bei Aufwärtsbewegung des Kolbens (104, 204) zugeordnet ist,
- 5. - die Federelemente (107, 207) in einem Zwischenraum zwischen der Unterseite der Lastaufnahmefläche (103, 203) und der ihr zugewandten Oberseite (102a) des Grundkörpers (102, 202) angeordnet sind.
- 1. a base body has a vertically running cylinder bore,
- 2. a load-carrying surface is arranged on the upper side of the base body, which is connected to a piston which is movable vertically in the cylinder bore against the force of spring elements,
- 3. In the lower area of the base body, a discharge channel for an operating medium is provided, which connects a compression space of the cylinder bore via a check valve with an energy converter and with a reservoir.
- 1. a storage space ( 108 , 208 ) for the operating medium is provided in the area of the cylinder bore ( 105 ),
- 2. - A part of the cylinder bore ( 105 ) arranged vertically below the storage space ( 108 , 208 ) and forming the compression space ( 113 , 205 ) is connected to the storage space ( 108 , 208 ) when the load-bearing surface ( 103 , 203 ) is unloaded and is closed when the piston ( 104 , 204 ) moves downwards,
- 3. - the storage space ( 108 , 208 ) is connected to the atmosphere via a ventilation device ( 110 , 210 ) and to the reservoir or the energy converter ( 214 ) via a channel ( 109 , 209 ),
- 4. - the compression chamber ( 113 , 205 ) is assigned a device for avoiding the negative pressure when the piston ( 104 , 204 ) moves upwards,
- 5. - The spring elements ( 107 , 207 ) are arranged in an intermediate space between the underside of the load-bearing surface ( 103 , 203 ) and the top side ( 102 a) of the base body ( 102 , 202 ) facing them.
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1994
- 1994-05-19 DE DE4417925A patent/DE4417925C2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4417925A1 (en) | 1995-11-23 |
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