EP0857877A2 - Pneumatisch-hydraulischer Wandler - Google Patents

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EP0857877A2
EP0857877A2 EP98101341A EP98101341A EP0857877A2 EP 0857877 A2 EP0857877 A2 EP 0857877A2 EP 98101341 A EP98101341 A EP 98101341A EP 98101341 A EP98101341 A EP 98101341A EP 0857877 A2 EP0857877 A2 EP 0857877A2
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EP
European Patent Office
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hydraulic
converter
pneumatic
piston
pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98101341A
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English (en)
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Jörg Dantlgraber
Heino Försterling
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
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Publication date
Application filed by Mannesmann Rexroth AG filed Critical Mannesmann Rexroth AG
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    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Definitions

  • the invention relates to a pneumatic-hydraulic converter, with the help of a pneumatic one under pressure Gas stored energy via an intermediate hydraulic step ultimately be translated into mechanical performance should.
  • the invention has for its object a pneumatic-hydraulic To create transducers that are suitable instead an electric battery to which an electric motor is connected is used in a mobile working device in particular savings, compared to the electrical solution in terms of weight and costs and in the manufacture less harmful to the environment.
  • the task formulated above is based on claim 12 a second way by a pneumatic-hydraulic converter solved, in which a gas is also stored in a pressure vessel is and a piston from the pressure vessel in portions dispensable and relaxing gas is displaceable.
  • the piston is now a separating piston, which has a first working space separates a second working space of a separation cylinder.
  • the gas is delivered to the first work room. From the second work room hydraulic fluid can be displaced by the separating piston.
  • a hydraulic fluid can also be conveyed into a pressure line.
  • the above task is on a third way solved by a pneumatic-hydraulic converter, which like the converter according to claim 12, a pressure vessel with gas, a separating piston and a pressure line, at however between the pressure line and the second work space the separating piston a resonator with at least one pressure chamber is arranged by a movable mass part against a spring is limited and cyclically with a valve arrangement the second working space of the separating cylinder, a low pressure line and the pressure line is connectable.
  • a pneumatic-hydraulic converter which like the converter according to claim 12, a pressure vessel with gas, a separating piston and a pressure line, at however between the pressure line and the second work space the separating piston a resonator with at least one pressure chamber is arranged by a movable mass part against a spring is limited and cyclically with a valve arrangement the second working space of the separating cylinder, a low pressure line and the pressure line is connectable.
  • the pressure chamber which can be changed in terms of volume is achieved in cooperation with the spring-mass system that that during the connection of the pressure chamber on the one hand with the second work space and on the other hand with the low pressure line pressure medium flowing into the pressure chamber during the pressure chamber connection with the pressure line due to the stored in the spring Energy is pushed out of the pressure chamber again, so that depends on the switching frequency of the valve assembly Sets the volume flow of the hydraulic fluid in the pressure line. This is advantageously via the switching frequency of the switching valve controlled.
  • Switching frequencies in the over-resonance range of the spring-mass system ie in a frequency range above its resonance frequency.
  • volume flow of the hydraulic fluid also depends on the Time in which the pressure chamber with the second working chamber of the Separating cylinder is connected, depends, can be used to control the Volume flow can also be changed this time. It succeeds this way, despite falling gas pressure and hydraulic fluid pressure an even volume flow in the workrooms of the separating cylinder to generate in the pressure line. Possibly several separating pistons and several resonators are provided which are cyclical Dispense fluid into the pressure line.
  • Another setting option is the choice of opening times, in which the pressure line with the pressure chamber of the Resonators is connected. Because these times are opposite the connection time of the pressure chamber to the second work space of the Separating cylinder and shortened to the low pressure line accordingly, the pressure in the pressure line in the second working chamber pressure of the separating cylinder built up will.
  • the volume flow in the Pressure line can be lowered with the advantage that compared to one Volume flow control over the opening time between second working space of the separation cylinder and the pressure chamber better efficiency is achieved.
  • the converter pistons limit 10, 11 or 12 each from a work space 13, the Volume changes by moving a converter piston.
  • a work space is connected via a first solenoid valve 14 a compressed air reservoir 15 connectable, e.g. to a maximum Pressure of 200 bar can be charged.
  • Any solenoid valve 14 locks in a rest position that it under the action a return spring 16 occupies the connection between one Working space 13 and the pressure accumulator 15.
  • Each valve 14 can by driving an electromagnet 17 into a second switching position be brought in the compressed air from a compressed air reservoir 15 can flow into the work space 13.
  • About one any workspace can have a second electromagnetically actuated valve 18 13 are vented.
  • first pinion 26 which has a freewheel, not shown is connected to the drive shaft 27 of a hydraulic pump 28.
  • the pinion 26 may drive the drive shaft 27 when the Move both converter pistons 10 and 11 to the right.
  • the pinion 26 then rotates in the direction of arrow 29 and takes the drive shaft 27 with the freewheel.
  • a second pinion 30 is the pinion 26 with respect to FIG Rack 25 arranged opposite one another. This pinion is 30 also via a freewheel with the drive shaft 31 second hydraulic pump 32 connected.
  • the freewheel is ineffective when the two converter pistons 10 and 11 move to the left, wherein the pinion 30 is rotated in the direction of arrow 33. At a movement of the converter pistons 10 and 11 to the right is caused no torque from the pinion 30 to the drive shaft 31 transmitted.
  • each of the two hydraulic pumps 28 and 32 is always only in driven in the same direction.
  • the stroke volume of the two hydraulic pumps 28 and 32 is adjustable so that it corresponds to the way of the driving converter piston 10 or 11 or the pressure of the be adapted to gas relaxing in a work space can.
  • To the pressure line 34 is also a hydraulic accumulator 35 to equalize the pressure connected.
  • the pressure line 34 leads to an adjustable Hydraulic machine 36, e.g. for driving a forklift heard and which is also suitable in pressure medium from a tank to promote the memory 35 when the forklift is braked.
  • the embodiment according to FIG. 2 is correct with regard to the converter pistons 10 and 11 of the rack 25 and the two pinions 26 and 30 with the embodiment according to Figure 1.
  • Each pinion 26 or 30 is a further pinion downstream of a freewheel, the has the same axis as the pinion 26 and 30 and the same Pinion can be formed.
  • These subordinate sprockets both mesh with a gear 37, which is non-rotatable on the drive shaft 27 of a hydraulic pump 28 is seated.
  • the pinion 26 With a movement of the Converter piston 10 and 11 to the right, the pinion 26 is in the direction of the arrow 29 driven and can rotate about transfer the assigned freewheel to gear 37.
  • the other Pinion 30 can due to the freewheel downstream regardless of the direction of rotation of the gear 37 against the Turn in the direction of arrow 33.
  • the pinion 26 rotates freely and that Pinion 30, which now rotates in the direction of arrow 33, transmits its rotation on gear 37.
  • This gear 37 and with it the drive shaft 27 of the hydraulic pump 28 rotate so always in the same direction.
  • the hydraulic pump 28 in turn feeds into a pressure line 34 which connected a hydraulic accumulator 35 and a hydraulic machine 36 are.
  • the two converter pistons 10 and 11 of the embodiment according to FIG. 3 in turn work in opposite directions to one another and are over one Rack 25 rigidly connected.
  • the stroke volume the hydraulic pump 43 is up to a maximum positive value adjustable to a maximum negative value.
  • the hydraulic pump 43 is a pump that can be swiveled over zero. This means that the delivery direction of the hydraulic pump 43 without changing the direction of rotation the drive shaft 42 can be reversed. It means furthermore, that the direction of conveyance is also reversed Direction of rotation of the drive shaft 42 can be maintained. From the latter is followed in the pneumatic-hydraulic converter Figure 3 made use of.
  • the pinion 30 and with it the drive shaft 42 is at a movement of the converter pistons 10 and 11 to the left in one direction of rotation and with one movement the converter pistons 10 and 11 to the right in the other direction of rotation driven. Every time the direction of rotation is reversed, the hydraulic pump pivoted above zero so that the direction of conveyance is maintained and each conveyed pressure medium into the pressure line 34 becomes. A hydraulic accumulator 35 and a hydraulic machine are in turn connected to these 36 connected.
  • the stroke volume of the hydraulic pump 43 is during a full work cycle of the two Converter pistons 10 and 11 each from a large value to close reduced to zero, then opposite to a large value Sign enlarged and again close to zero decreased down.
  • the maximum value of the stroke volumes of the hydraulic pumps 28, 32 and 43 is in each case also dependent on that in the Compressed air storage 15 changed prevailing pressure.
  • the plunger is in the embodiment according to FIG 49 of a hydraulic pump 50, a first lever 51 of a toggle lever 52 hinged.
  • a second lever 53 of the toggle lever 52 is hingedly connected to an actuating piston 54, which in the direction stronger kink of the toggle lever 52 from one in a pressure chamber 55 of an actuating cylinder 56 prevailing pressure of a fluid Medium is acted upon.
  • a compression spring exerts in the opposite direction 57 a force on the actuating piston 54.
  • An articulated connection between the center joint between the two levers 51 and 53 and the converter piston 10 is produced via a coupling rod 57.
  • the inherent principle of the toggle lever is that the gear ratio between the path of the converter piston 10 and the path of the Plunger 49 of the hydraulic pump 50 depending on the the two levers 51 and 53 of the toggle lever 52 enclosed Angle changes and thereby an adjustment of the gear ratio to the pressure of the relaxing in the work space 13 Gases is possible. In this way, the plunger 49 10 pressure medium under the entire path of the converter piston a largely constant pressure in the pressure line 34 promote.
  • the pressure chamber 55 of the actuating cylinder 56 is with the compressed air reservoir 15 connected so that at the beginning of a work cycle in the working space 13 and in the pressure chamber 55 the same pressure as in that Compressed air reservoir 15 prevails. Between that from this pressure on an effective area of the control piston 54 generated force and Force of the compression spring 57 establishes a balance that depending on the pressure in the compressed air reservoir 15 in each case another position of the actuating piston 54 is reached. Since the Starting position of the converter piston 10 from the equilibrium position of the actuating piston 54 depends on the actuating cylinder 56 and the actuating piston 54 of the pneumatic-hydraulic converter 4 to the changing with increasing operating time Adjusted pressure in the compressed air reservoir 15.
  • FIG. 5 there are three converter pistons 10, 11 and 12 in a star shape to each other at equal angular intervals around the Drive shaft 27 of a hydraulic pump 28 arranged around.
  • the converter piston is connected to a crank pin via a push rod 60 61 a crank 62 is articulated, which is secured against rotation on the drive shaft 27 of the hydraulic pump 28 is attached.
  • the three converter pistons 10, 11 and 12 work 120 degrees apart.
  • the effective lever arm on the crank 62 whereby a Adaptation to the pressure of the relaxing in the work space 13 Gases can be done.
  • Masses an equalization of the output to the drive shaft 27 Torque achieved.
  • the stroke volume of the hydraulic pump 28 adjustable. Overall, it can therefore be largely constant Pressure in the pressure line 34 into which the hydraulic pump 28 promotes, be maintained.
  • the thrust crank principle can also be used with just one converter piston be realized.
  • an additional Flywheel provided, with the help of which to the drive shaft 27 deliverable torque is equalized.
  • a transmission gear can also be used the explanations according to FIGS. 1 to 3 and according to FIG. 5 in the drive shaft leading to the respective hydraulic pump installed the optimum drive speed for the hydraulic pump to obtain.
  • each converter piston from a compressed air accumulator assigned only to it 15 supplied with compressed air In principle it is too possible, several converter pistons from one and the same compressed air reservoir to supply with compressed air, one of each several solenoid valves 14 opens briefly.
  • the converter pistons 10 and 11 are wetted by the oil and can absorb heat from this oil, so that relaxation of the gas located in the work space 13 largely isothermally.
  • a hydraulic transformer is used 70 used. This is on the primary side of each Pressure valve 71 with two second working spaces 72 of a separating cylinder 73 connected.
  • This is a double separation cylinder formed of a central cylinder chamber 74 of a given Has diameter, on both sides in the axial direction each connects an outer cylinder chamber 75, the diameter smaller than the diameter of the central cylinder chamber 74 is.
  • the diameters are chosen so that the cross-sectional area the middle cylinder chamber 74 just twice as large or slightly smaller than twice the cross-sectional area of the cylinder chambers 75.
  • Both working spaces 72 are each provided with a suction valve 80 connected to a hydraulic fluid tank 81.
  • a conduit 82 leads from the bottom of each cylinder chamber 75 a valve 83, via which the one in a first switching position first working space 79 with a compressed air reservoir 15 and the another first work space 79 can be connected to the atmosphere. In the other switching position of the valve 83 are the connections vice versa.
  • a solenoid valve In a line between the valve 83 and the compressed air reservoir 15 is inserted a solenoid valve, the solenoid valve 14 from Figures 1 to 5 corresponds and therefore with the same reference number 14 is provided. Via the solenoid valve 14 is the short-term actuation of the electromagnet 17 Compressed air reservoir 15 depending on the position of the valve 83 briefly with the first work room or connected to the other first working space 79 of the separating cylinder 73.
  • the secondary unit of the hydraulic transformer 70 promotes Hydraulic fluid into a pressure line 34 to which a hydraulic motor 84 connected. This can be swiveled over zero, so it can the wheel 85 one without interchanging the pressure and suction connection driving mobile work tools forward and backward, too if, as shown in Figure 6, one firmly connected to the tank Has suction connection.
  • the hydraulic transformer 70 according to FIG. 6 can be a Have a primary unit with a constant displacement, which acts as a motor works and with their pressure input to the pressure valves 71 leading line 86 and with an outlet to the tank 81 connected is.
  • the stroke volume of the secondary unit is zero adjustable up to a maximum value.
  • the hydraulic transformer contains 70 in turn one on one side with line 86 and on the other hand primary unit connected to tank 81 90 with a constant stroke volume.
  • the primary unit 90 drives mechanically as a motor on a secondary unit 91, the stroke volume from a maximum positive value above zero to one maximum negative value is adjustable.
  • the direction of through the secondary unit 91 flowing hydraulic fluid can without Reversal of the direction of rotation of the drive can be reversed.
  • the secondary unit 91 is together with a hydraulic motor 92, the Stroke volume is constant in a closed hydraulic Cycle operated.
  • FIG. 8 shows a hydraulic transformer 70 in which both the primary unit 90 and the secondary unit 91 in their stroke volume is adjustable. You get a big one Adjustment range of the hydraulic transformer.
  • FIG. 9 shows how a hydraulic transformer 70 can be constructed.
  • the two units 90 and 91 of the hydraulic Transformer is common. Stuck on the wave and at a distance from each other two drums 102 into which in a fixed distance to the axis of each drum 102 and in one fixed angular distance from each other a series of axial bores 103 are introduced.
  • the axial bores 103 of both drums 102 are open to the same axial direction.
  • an axial piston 104 is displaceable, which has a variable volume Working space 105 between its one end face and the bottom of the respective axial bore 103.
  • Each axial piston 104 is supported with a spherical head via a slide shoe 106 on a swash plate 107, which by an axis of rotation perpendicular to the axis of the shaft 101 108 is pivotable.
  • the two units 90 and 91 act it is so-called swash plate axial piston machines, the basic structure of which is generally known is, so that it will not be discussed in more detail here got to. It is essential for the hydraulic transformer that the Primary unit 90 mechanically coupled to secondary unit 91 and drives it. It can be in contrast to the 9 also act as two individual units, whose shaft is coupled to one another via connecting means.
  • the pneumatic-hydraulic converter shown in Figure 11 is correct with regard to the compressed air reservoir 15, the valves 14 and 83 and the separation cylinder 73 and the line 86 with the execution 6, which is why the components mentioned in FIG. 11 are not shown in detail. Otherwise, the execution 11 shows a resonator 112, which is periodic by means of two actuatable switching valves 113 and 114 alternately with the line 86 and thus with a second work space 72 of the Separation cylinder, with a low-pressure line 115, which by a Tank 81 goes out, which is optionally biased, and with the Pressure line 34 is connected.
  • the valve 114 switches on Output 116 between the two lines 86 and 115 um.
  • the Valve 113 in turn switches a connection between the output 116 of the switching valve 114 and the pressure line 34 around.
  • the resonator 112 is formed by a cylinder 118 in which a pressure chamber connected to port 117 of switching valve 113 119 is limited by a movable piston 120 which a spring 121 on an end wall of the cylinder 118 supports.
  • the piston 120 forms a mass-spring system with the spring 121 with a certain resonance frequency.
  • hydraulic fluid delivered into the pressure chamber 119 is during the connection of the pressure chamber with the Pressure line 34 due to the hydraulic loading of the piston 120 energy stored in the mass-spring system conveyed into the pressure line 34, with the purpose of smoothing pressure fluctuations a hydraulic accumulator 35 is connected to the pressure line 34 is.
  • the hydraulic machine 93 is fed from the line 34, which drives the wheel 85 of a mobile working device.
  • the switching valves connect during a switching cycle 113 and 114 the pressure chamber 119 of the resonator 112 first with line 86 for a time T1. Then switches the valve 114 to connect the pressure chamber 119 to the To produce low pressure line 115 for a period of time T2 in the hydraulic fluid due to the inertia of the piston 120 is sucked from the tank 81 into the pressure chamber 119. Then switches the valve 113 and connects the for a time T3 Pressure chamber 119 with the pressure line 34. One chooses for the time T3 just half the period, so the piston 120 during all his movement to the left while he was the pressure chamber 119 reduced, press hydraulic fluid into pressure line 34.
  • the volume flow through the resonator 112 depends above all from the switching frequency of the valve arrangement and from that to the Period time referred to T1. Is the pressure in the pressure line 34 smaller than in line 86, so you take for the Time T3 advantageously half the period and changes the volume flow by changing the times T1 and T2. If the pressures in lines 34 and 86 are the same, so T2 can be zero, while T1 and T3 each half Correspond to the duration of the period. If you leave the time T1 at half Period duration and one shortens the time T3 in favor of the time T2, the piston 120 becomes at maximum after its reversal of movement Volume of the pressure chamber 119 from the spring 121 against the accelerated low pressure in line 115.
  • the pressure in the pressure line 34 is generated by a pressure transmitter 125 and the pressure in line 86 through a pressure transmitter 126 recorded.
  • the two pressure transmitters convert the pressure into an electrical one Signal around to an electrical control unit 127 is given that the electromagnets 111 of the two valves 113 and 114 controls.

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Abstract

Ein pneumatisch-hydraulischer Wandler besitzt als Energiequelle einen Druckbehälter (15), in dem ein Gas gespeichert ist. In einer ersten Ausführung ist ein Wandlerkolben (10,11) von dem portionsweise in einen an den Wandlerkolben (10,11) angrenzenden Arbeitsraum (13) abgebbaren und sich darin entspannenden Gas verschiebbar, ist von einer Hydropumpe (28,32) ein Hydraulikfluid in eine Druckleitung (34) verdrängbar und sind der Wandlerkolben (10,11) und die Hydropumpe (28,32) nur über mechanische Koppelungsmittel (25,26,27,30,31) miteinander verbunden. Bei zwei anderen Ausführungen ist anstelle des Wandlerkolbens (10,11) ein Trennkolben (76) vorhanden, der einen ersten Arbeitsraum (79) von einem zweiten Arbeitsraum (72) eines Trennzylinders (73) trennt und der von aus dem Druckbehälter (15) portionsweise in den ersten Arbeitsraum (79) abgebbaren und sich darin entspannenden Gas verschiebbar ist und dabei Hydraulikfluid aus dem zweiten Arbeitsraum (72) verdrängt. Auch hier ist Hydraulikfluid in eine Druckleitung (34) förderbar, an die ein hydraulischer Verbraucher (84) anschließbar ist. Alternativ kann zwischen der Druckleitung (34) und dem zweiten Arbeitsraum (72) des Trennzylinders (73) ein hydraulischer Transformator (70) mit einer drehenden Primäreinheit (90) und einer von dieser mechanisch rotativ antreibbaren Sekundäreinheit (91) oder ein Resonator (112) mit wenigstens einer Druckkammer (119) angeordnet sein, die durch ein gegen eine Feder (121) bewegbares Masseteil (120) begrenzt ist und die über eine Ventilanordnung (113,114) zyklisch mit dem zweiten Arbeitsraum (72) des Trennzylinders (73), einer Niederdruckleitung (115) und der Druckleitung (34) verbindbar ist. Solche pneumatich-hydraulischen Wandler sind im Vergleich zu einem elektrischen System mit einer Batterie und einem Elektromotor relativ leicht an Gewicht sowie kostengünstig herzustellen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatisch-hydraulischen Wandler, mit dessen Hilfe eine pneumatisch durch ein unter Druck stehendes Gas gespeicherte Energie über einen hydraulischen Zwischenschritt letztendlich in eine mechanische Leistung umgesetzt werden soll.
Viele fahrbare Arbeitsgeräte, wie z.B. Gabelstapler, werden heute nicht mit einem Verbrennungsmotor, sondern mit einem Elektromotor betrieben, der aus einer Batterie gespeist wird. Die Batterie bildet den Energiespeicher des Arbeitsgeräts. Heute verwendete Batterien sind schwer und teuer. Ihre Herstellung und Entsorgung ist im Hinblick auf eine saubere Umwelt problematisch. Außerdem besitzt das Laden einer Batterie einen schlechten Wirkungsgrad, die verbrauchte elektrische Energie ist also größer als die in der Batterie gespeicherte bzw. die von der Batterie abgebbare elektrische Energie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischhydraulischen Wandler zu schaffen, der geeignet ist, anstelle einer elektrischen Batterie, an die ein Elektromotor angeschlossen ist, in einem insbesondere mobilen Arbeitsgerät verwendet zu werden, und der im Vergleich zur elektrischen Lösung eine Einsparung an Gewicht und Kosten ermöglicht und bei der Herstellung die Umwelt weniger belastet.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 auf eine erste Weise mit einem pneumatisch-hydraulischen Wandler gelöst, bei dem ein Gas in einem Druckbehälter gespeichert ist, ein Wandlerkolben von aus dem Druckbehälter portionsweise in einen an den Wandlerkolben angrenzenden Arbeitsraum abgebbaren und sich darin entspannenden Gas verschiebbar ist, ein Hydraulikfluid von einer Hydropumpe in eine Druckleitung verdrängbar ist und der Wandlerkolben und die Hydropumpe nur über mechanische Koppelungsmittel miteinander verbunden sind. Bei diesem erfindungsgemäßen pneumatischhydraulischen Wandler wird also die pneumatisch gespeicherte Energie zunächst in mechanische Energie und dann in hydraulische Energie umgewandelt, mit der das hydraulische System eines Arbeitsgerätes betrieben werden kann. Das Gas entspannt sich im Arbeitsraum relativ langsam und deshalb weitgehend isotherm, so daß ein guter Wirkungsgrad erzielt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines pneumatisch-hydraulischen Wandlers gemäß Anspruch 1 kann man den Unteransprüchen 1 bis 25 entnehmen.
So sind vorteilhafterweise die mechanischen Koppelungsmittel gemäß Anspruch 2 so beschaffen, daß eine Antriebswelle der Hydropumpe rotatorisch antreibbar ist.
Weil beim Entspannen des Gases im Arbeitsraum der Druck, mit dem der Wandlerkolben beaufschlagt ist, absinkt, nimmt auch die Kraft ab, die vom Wandlerkolben ausgeübt werden kann. Mit Hilfe eines Schwungrades, das mit der Antriebswelle der Hydropumpe verbunden ist, kann der Antrieb der Hydropumpe vergleichmäßigt werden. Die relativ langsame Geschwindigkeit des Wandlerkolbens wird dabei vorteilhafterweise durch in den mechanischen Koppelungsmitteln enthaltene Getriebemittel ins Schnelle übersetzt.
Es ist zweckmäßig, eine Hydropumpe zu verwenden, die in ihrem Hubvolumen in Abhängigkeit vom Weg des Wandlerkolbens oder in Abhängigkeit vom Druck des sich entspannenden Gases verstellbar ist. Bei der Änderung der Übersetzung sowie der Änderung des Hubvolumens der Hydropumpe wird zweckmäßigerweise auch die während des Betriebs auftretende Änderung des Drucks im Druckbehälter berücksichtigt.
Für die Rückstellung eines Wandlerkolbens, während der der Arbeitsraum entlüftet ist, kann Energie einem Schwungrad entnommen werden oder eine Rückstellfeder vorgesehen sein. Möglich ist es auch, den Wandlerkolben auf der dem Arbeitsraum abgelegenen Seite mit einem hydraulischen Druckmittel niederen Druckes, wie er z.B. in einer vorgespannten Tankleitung ansteht, zu beaufschlagen. Besonders vorteilhaft erscheint es jedoch, wenn gemäß Anspruch 7 mehrere versetzt zueinander arbeitende Wandlerkolben zur gegenseitigen Rückstellung mechanisch miteinander verbunden sind. Jeder der mehreren Wandlerkolben kann eine andere Hydropumpe antreiben, wobei diese Hydropumpen getrennt voneinander verschiedene hydraulische Verbraucher mit Druckmittel versorgen oder auch über Rückschlagventile in denselben hydraulischen Kreislauf fördern können. Bevorzugt ist jedoch gemäß Anspruch 8 von den mehreren versetzt zueinander arbeitenden Wandlerkolben dieselbe Hydropumpe antreibbar.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei gegensinnig zueinander arbeitende Wandlerkolben miteinander verbunden. Wie deren Bewegung mit Hilfe einer Zahnstange vorteilhafterweise zum Antrieb einer oder mehrerer Hydropumpen genutzt werden kann, ist in den Ansprüchen 10 und 11 angegeben.
Die weiter oben formulierte Aufgabe wird gemäß Anspruch 12 auf eine zweite Weise durch einen pneumatisch-hydraulischen Wandler gelöst, bei dem ebenfalls ein Gas in einem Druckbehälter gespeichert ist und ein Kolben von aus dem Druckbehälter portionsweise abgebbaren und sich entspannenden Gas verschiebbar ist. Der Kolben ist nun ein Trennkolben, der einen ersten Arbeitsraum von einem zweiten Arbeitsraum eines Trennzylinders trennt. Das Gas wird in den ersten Arbeitsraum abgegeben. Aus dem zweiten Arbeitsraum kann vom Trennkolben Hydraulikfluid verdrängt werden. Ebenfalls ist in eine Druckleitung ein Hydraulikfluid förderbar. Es befindet sich nun zwischen der Druckleitung und dem zweiten Arbeitsraum des Trennzylinderes ein hydraulischer Transformator mit einer drehenden Primäreinheit und einer von dieser mechanisch rotativ antreibbaren Sekundäreinheit, wobei zumindest eine der beiden Einheiten in ihrem Hubvolumen verstellbar ist. Durch die Verstellbarkeit zumindest einer Einheit des hydraulischen Transformators gelingt es, in der Druckleitung einen konstanten Druck oder einen konstanten Fluidstrom aufrechtzuerhalten, währen im ersten Arbeitsraum am Trennkolben der Gasdruck und im zweiten Arbeitsraum der Druck des Hydraulikfluids absinkt. Für die Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in der Druckleitung ist diese außerdem vorzugsweise an einen Hydrospeicher angeschlossen.
Gemäß Anspruch 13 wird die oben angegebene Aufgabe auf eine dritte Weise durch einen pneumatisch-hydraulischen Wandler gelöst, der wie der Wandler nach Anspruch 12 einen Druckbehälter mit Gas, einen Trennkolben und eine Druckleitung aufweist, bei dem jedoch zwischen der Druckleitung und dem zweiten Arbeitsraum des Trennkolbens ein Resonator mit wenigstens einer Druckkammer angeordnet ist, die durch ein gegen eine Feder bewegbares Masseteil begrenzt ist und die über eine Ventilanordnung zyklisch mit dem zweiten Arbeitsraum des Trennzylinders, einer Niederdruckleitung und der Druckleitung verbindbar ist.
Durch die hinsichtlich ihres Volumens veränderbare Druckkammer wird im Zusammenwirken mit dem Feder-Masse-System erreicht, daß das während der Verbindung der Druckkammer einerseits mit dem zweiten Arbeitsraum und andererseits mit der Niederdruckleitung in die Druckkammer strömende Druckmittel während der Druckkammerverbindung mit der Druckleitung aufgrund der in der Feder gespeicherten Energie wieder aus der Druckkammer gedrückt wird, so daß sich ein von der Schaltfrequenz der Ventilanordnung abhängiger Volumenstrom des Hydraulikfluids in der Druckleitung einstellt. Dieser wird vorteilhafterweise über die Schaltfrequenz des Schaltventils gesteuert. Besonders geeignet sind dafür Schaltfrequenzen im Überresonanzbereich des Feder-Masse-Systems, also in einem Frequenzbereich oberhalb von dessen Resonanzfrequenz. Da der Volumenstrom des Hydraulikfluids auch von der Zeit, in der die Druckkammer mit der zweiten Arbeitskammer des Trennzylinders verbunden ist, abhängt, kann zur Steuerung des Volumenstromes auch diese Zeit verändert werden. Es gelingt auf diese Weise, trotz abfallendem Gasdruck und Hydraulikfluiddruck in den Arbeitsräumen des Trennzylinders einen gleichmäßigen Volumenstrom in der Druckleitung zu erzeugen. Eventuell werder mehrere Trennkolben und mehrere Resonatoren vorgesehen, die zyklisch Fluid in die Druckleitung abgeben.
Eine weitere Einstellmöglichkeit besteht in der Wahl der Öffnungszeiten, in denen die Druckleitung mit der Druckkammer des Resonators verbunden ist. Werden nämlich diese Zeiten gegenüber der Anschlußzeit der Druckkammer an den zweiten Arbeitsraum des Trennzylinders und an die Niederdruckleitung entsprechend verkürzt, kann in der Druckleitung ein den Druck in der zweiten Arbeitskammer des Trennzylinders übersteigender Druck aufgebaut werden.
Vergrößert man die Öffnungszeiten zwischen der Druckleitung und der Druckkammer, so kann andererseits der Volumenstrom in der Druckleitung mit dem Vorteil abgesenkt werden, daß gegenüber einer Volumenstromsteuerung über die Öffnungszeit zwischen dem zweiten Arbeitsraum des Trennzylinders und der Druckkammer ein besserer Wirkungsgrad erzielt wird.
Wegen weiterer Einzelheiten und Vorteilen eines hydraulischen Resonators wird schon hier ausdrücklich auf die frühere internationale Patentanmeldung PCT/EP96/03964 der Anmelderin Bezug genommen, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich auch Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung sein soll, soweit der in der früheren Patentanmeldung geoffenbarte hydraulische Resonator im Zusammenhang mit einem pneumatisch-hydraulischen Wandler verwendet wird.
Wie schon angedeutet sind vorteilhafterweise mehrere Trennzylinder mit Trennkolben vorhanden, die abwechselnd Hydraulikfluid aus einem zweiten Arbeitsraum in eine gemeinsame Leitung verdrängen. Auf diese Weise läßt sich leicht ein gleichmäßiger Betrieb herbeiführen. Für eine einfache Bauweise können zwei Trennkolben zu einem einzigen doppelten Stufenkolben zusammengefaßt werden.
Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen pneumatisch-hydraulischen Wandlers sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1
eine erste Ausführung mit zwei über eine Zahnstange miteinander verbundenen Wandlerkolben, zwei mit der Zahnstänge kämmenden Ritzeln und zwei angetriebenen Hydropumpen,
Figur 2
eine zweite Ausführung, die ebenfalls zwei über eine Zahnstange miteinander verbundene Wandlerkolben und zwei mit der Zahnstange kämmende Ritzel aufweist, bei der jedoch über die beiden Ritzel nur eine Hydropumpe antreibbar ist,
Figur 3
eine dritte Ausführung, die ebenfalls zwei über eine Zahnstange miteinander verbundene Wandlerkolben, jedoch nur ein mit der Zahnstange kämmendes Ritzel aufweist,
Figur 4
eine vierte Ausführung, bei der ein Pumpenelement einer Hydropumpe über einen Kniehebel vom Wandlerkolben antreibbar ist,
Figur 5
eine fünfte Ausführung, die drei versetzt zueinander arbeitende Wandlerkolben aufweist, die über Schubkurbeln eine Hydropumpe antreiben,
Figur 6
eine sechste Ausführung, bei der zwei Trennkolben durch einen doppelten Stufenkolben realisiert sind und die einen hydraulischen Transformator aufweist,
Figur 7
das Schaltbild eines in der Ausführung nach Figur 6 verwendbaren hydraulischen Transformators, dessen Primäreinheit konstantes Hubvolumen und dessen Sekundäreinheit ein verstellbares Hubvolumen aufweist,
Figur 8
das Schaltbild eines weiteren hydraulischen Transformators, der ebenfalls bei der Ausführung nach Figur 6 verwendet werden kann und bei dem beide Einheiten verstellbar sind,
Figur 9
den hydraulischen Transformator nach Figur 8 in konstruktiven Einzelheiten,
Figur 10
das Schaltbild eines weiteren hydraulischen Transformators, bei dem wiederum beide Einheiten verstellbar sind, wobei die Verstellglieder für eine gegensinnige Verstellung miteinander gekoppelt sind, und
Figur 11
eine letzte Ausführung, bei der zwischen der Druckleitung und dem zweiten Arbeitsraum des Trennzylinders ein hydraulischer Resonator angeordnet ist.
Bei den Ausführungen nach den Figuren 1 bis 5 grenzen die Wandlerkolben 10, 11 oder 12 jeweils einen Arbeitsraum 13 ab, dessen Volumen sich durch ein Verschieben eines Wandlerkolbens verändert. Ein Arbeitsraum ist über ein erstes Magnetventil 14 mit einem Druckluftspeicher 15 verbindbar, der z.B. auf einen maximalen Druck von 200 bar aufgeladen werden kann. Jedes Magnetventil 14 sperrt in einer Ruhestellung, die es unter der Wirkung einer Rückstellfeder 16 einnimmt, die Verbindung zwischen einem Arbeitsraum 13 und dem Druckspeicher 15 ab. Jedes Ventil 14 kann durch Ansteuern eines Elektromagneten 17 in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, in der Preßluft aus einem Druckluftspeicher 15 in den Arbeitsraum 13 strömen kann. Über ein zweites elektromagnetisch betätigtbares Ventil 18 kann jeder Arbeitsraum 13 entlüftet werden.
Bei den Ausführungen nach den Figuren 1 bis 3 arbeiten zwei Wandlerkolben 10 und 11 gegensinnig zueinander. Diese beiden Wandlerkolben sind über eine Zahnstange 25 starr miteinander verbunden. Im Betrieb wird bei kleinem Volumen des Arbeitsraumes 13 am einen Kolben, z.B. dem Kolben 11, dessen Arbeitsraum über das entsprechende Magnetventil 14 kurzzeitig mit dem zugeordneten Druckspeicher 15 verbunden. Dann wird die Verbindung abgesperrt. Das sich unter hohem Druck im Arbeitsraum 13 befindliche Gas entspannt sich und verschiebt dabei unter Vergrößerung des Arbeitsraumes 13 den Wandlerkolben 11, die Zahnstange 25 und den Wandlerkolben 10 nach links. Dabei ist das dem Wandlerkolben 10 zugeordnete Ventil 14 geschlossen. Der Arbeitsraum 13 des Wandlerkolbens 10 ist über das Magnetventil 18 entlüftet. Nach vollständiger oder nahezu vollständiger Entspannung der Luft im Arbeitsraum 13 des Wandlerkolbens 11 wird dieser Arbeitsraum über das zugeordnete Ventil 18 entlüftet. Das andere Magnetventil 18 wird geschlossen und der Arbeitsraum 13 des Wandlerkolbens 10 über das zugeordnete Magnetventil 14 kurzzeitig mit dem entsprechenden Druckluftspeicher 15 verbunden. Dann entspannt sich die Luft im Arbeitsraum 13 des Wandlerkolbens 10 und schiebt diesen zusammen mit der Zahnstange 25 und dem Wandlerkolben 11 nach rechts.
Bei der Ausführung nach Figur 1 kämmt mit der Zahnstange 25 ein erstes Ritzel 26, das über einen nicht näher dargestellten Freilauf mit der Antriebswelle 27 einer Hydropumpe 28 verbunden ist. Das Ritzel 26 möge die Antriebswelle 27 antreiben, wenn sich die beiden Wandlerkolben 10 und 11 nach rechts bewegen. Das Ritzel 26 dreht sich dann in Richtung des Pfeiles 29 und nimmt die Antriebswelle 27 über den Freilauf mit. Bei einer Bewegung der Wandlerkolben 10 und 11 nach links dreht sich das Ritzel 26 entgegen der Richtung des Pfeiles 29 und die Verbindung zwischen ihm und der Antriebswelle 27 ist durch den Freilauf unterbrochen. Ein zweites Ritzel 30 ist dem Ritzel 26 bezüglich der Zahnstange 25 gegenüberliegend angeordnet. Dieses Ritzel 30 ist ebenfalls über einen Freilauf mit der Antriebswelle 31 einer zweiten Hydropumpe 32 verbunden. Der Freilauf ist unwirksam, wenn sich die beiden Wandlerkolben 10 und 11 nach links bewegen, wobei das Ritzel 30 in Richtung des Pfeiles 33 gedreht wird. Bei einer Bewegung der Wandlerkolben 10 und 11 nach rechts wird aufgrund des Freilaufs kein Drehmoment vom Ritzel 30 auf die Antriebswelle 31 übertragen.
Somit wird jede der beiden Hydropumpen 28 und 32 immer nur in dieselbe Richtung angetrieben. Das Hubvolumen der beiden Hydropumpen 28 und 32 ist verstellbar, so daß es entsprechend dem Weg des antreibenden Wandlerkolbens 10 oder 11 bzw. dem Druck des sich in einem Arbeitsraum entspannenden Gases angepaßt werden kann. Dadurch ist es möglich, in einer von der jeweiligen Hydropumpe 28 bzw. 32 abgehenden Druckleitung 34 einen nahezu konstanten Druck aufrechtzuerhalten. An die Druckleitung 34 ist außerdem zur Vergleichmäßigung des Druckes ein Hydrospeicher 35 angeschlossen. Die Druckleitung 34 führt zu einer verstellbaren Hydromaschine 36, die z.B. zum Fahrantrieb eines Gabelstaplers gehört und die auch geeignet ist, Druckmittel aus einem Tank in den Speicher 35 zu fördern, wenn der Gabelstapler gebremst wird.
Die Ausführung nach Figur 2 stimmt hinsichtlich der Wandlerkolben 10 und 11 der Zahnstange 25 sowie der beiden Ritzel 26 und 30 mit der Ausführung nach Figur 1 überein. Jedem Ritzel 26 bzw. 30 ist über einen Freilauf ein weiteres Ritzel nachgeordnet, das dieselbe Achse wie das Ritzel 26 bzw. 30 besitzt und gleich diesem Ritzel ausgebildet sein kann. Diese nachgeordneten Ritzel kämmen beide mit einem Zahnrad 37, das verdrehfest auf der Antriebswelle 27 einer Hydropumpe 28 sitzt. Bei einer Bewegung der Wandlerkolben 10 und 11 nach rechts wird das Ritzel 26 in Richtung des Pfeiles 29 angetrieben und kann seine Drehbewegung über den zugeordneten Freilauf auf das Zahnrad 37 übertragen. Das andere Ritzel 30 kann aufgrund des ihm nachgeordneten Freilaufs ohne Rücksicht auf die Drehrichtung des Zahnrads 37 entgegen der Richtung des Pfeiles 33 drehen. Bei einer Bewegung der Wandlerkolben 10 und 11 nach links dreht das Ritzel 26 frei und das Ritzel 30, das sich nun in Richtung des Pfeiles 33 dreht, überträgt seine Drehbewegung auf das Zahnrad 37. Dieses Zahnrad 37 und mit ihm die Antriebswelle 27 der Hydropumpe 28 drehen sich also immer in dieselbe Richtung.
Die Hydropumpe 28 fördert wiederum in eine Druckleitung 34, an die ein Hydrospeicher 35 und eine Hydromaschine 36 angeschlossen sind.
Die beiden Wandlerkolben 10 und 11 der Ausführung nach Figur 3 arbeiten wiederum gegensinnig zueinander und sind über eine Zahnstange 25 starr miteinander verbunden. Diese kämmt jetzt mit einem Ritzel 30, das ohne Freilauf verdrehsicher auf der Antriebswelle 42 einer Hydropumpe 43 befestigt ist. Das Hubvolumen der Hydropumpe 43 ist von einem maximalen positiven Wert bis zu einem maximalen negativen Wert verstellbar. Die Hydropumpe 43 ist also eine über null verschwenkbare Pumpe. Dies bedeutet, daß die Förderrichtung der Hydropumpe 43 ohne Änderung der Drehrichtung der Antriebswelle 42 umgekehrt werden kann. Es bedeutet weiterhin, daß die Förderrichtung auch bei einer Umkehrung der Drehrichtung der Antriebswelle 42 beibehalten werden kann. Von letzterem wird bei dem pneumatisch-hydraulischen Wandler nach Figur 3 Gebrauch gemacht. Das Ritzel 30 und mit ihm die Antriebswelle 42 wird bei einer Bewegung der Wandlerkolben 10 und 11 nach links in die eine Drehrichtung und bei einer Bewegung der Wandlerkolben 10 und 11 nach rechts in die andere Drehrichtung angetrieben. Bei jeder Drehrichtungsumkehr wird die Hydropumpe über null verschwenkt, so daß die Förderrichtung beibehalten und jeweils Druckmittel in die Druckleitung 34 gefördert wird. An diese sind wiederum ein Hydrospeicher 35 und eine Hydromaschine 36 angeschlossen. Das Hubvolumen der Hydropumpe 43 wird also während eines vollständigen Arbeitstaktes der beiden Wandlerkolben 10 und 11 jeweils von einem großen Wert bis nahe an null herab verkleinert, dann auf einen großen Wert entgegengesetzten Vorzeichen vergrößert und wiederum bis auf nahe null herab verringert.
Der maximale Wert der Hubvolumina der Hydropumpen 28, 32 und 43 wird dabei jeweils auch in Abhängigkeit von dem noch in den Druckluftsspeichern 15 herrschenden Druck verändert.
Während bei den Ausführungen nach den Figuren 1 bis 3 die mechanischen Koppelungsmittel zwischen einem Wandlerkolben und einer Hydropumpe als wesentliche Teile eine Zahnstange und ein mit der Zahnstange kämmendes Ritzel umfassen, werden diese Koppelungsmittel bei den Ausführungen nach den Figuren 4 und 5 durch ebene Gelenkgetriebe gebildet. In Figur 4 beruhen die mechanischen Koppelungsmittel auf dem Prinzip des Kniehebels, in Figur 5 auf dem Prinzip der Schubkurbel.
Dementsprechend ist bei der Ausführung nach Figur 4 an den Plungerkolben 49 einer Hydropumpe 50 ein erster Hebel 51 eines Kniehebels 52 angelenkt. Ein zweiter Hebel 53 des Kniehebels 52 ist gelenkig mit einem Stellkolben 54 verbunden, der in Richtung stärkerer Knickung des Kniehebels 52 von einem in einem Druckraum 55 eines Stellzylinders 56 herrschenden Druck eines fluiden Mediums beaufschlagbar ist. In Gegenrichtung übt eine Druckfeder 57 eine Kraft auf den Stellkolben 54 aus. Eine gelenkige Verbindung zwischen dem Mittelgelenk zwischen den beiden Hebeln 51 und 53 und dem Wandlerkolben 10 wird über eine Koppelstange 57 hergestellt.
Dem Kniehebelprinzip inhärent ist, daß sich das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Weg des Wandlerkolbens 10 und dem Weg des Plungerkolbens 49 der Hydropumpe 50 in Abhängigkeit von dem von den beiden Hebeln 51 und 53 des Kniehebels 52 eingeschlossenen Winkel ändert und dadurch eine Anpassung des Übersetzungsverhältnisses an den Druck des sich im Arbeitsraum 13 entspannenden Gases möglich ist. Auf diese Weise kann der Plungerkolben 49 während des gesamten Weges des Wandlerkolbens 10 Druckmittel unter einem weitgehend konstanten Druck in die Druckleitung 34 fördern.
Der Druckraum 55 des Stellzylinders 56 ist mit dem Druckluftspeicher 15 verbunden, so daß zu Beginn eines Arbeitstaktes im Arbeitsraum 13 und im Druckraum 55 derselbe Druck wie in dem Druckluftspeicher 15 herrscht. Zwischen der von diesem Druck an einer Wirkfläche des Stellkolbens 54 erzeugten Kraft und der Kraft der Druckfeder 57 stellt sich ein Gleichgewicht ein, das in Abhängigkeit von dem Druck im Druckluftspeicher 15 jeweils in einer anderen Position des Stellkolbens 54 erreicht wird. Da die Ausgangsposition des Wandlerkolbens 10 von der Gleichgewichtsposition des Stellkolbens 54 abhängt, wird durch den Stellzylinder 56 und den Stellkolben 54 der pneumatisch-hydraulische Wandler nach Figur 4 an den sich mit zunehmender Betriebsdauer ändernden Druck im Druckluftspeicher 15 angepaßt.
Bei der Ausführung nach Figur 5 sind drei Wandlerkolben 10, 11 und 12 sternförmig zueinander in gleichen Winkelabständen um die Antriebswelle 27 einer Hydropumpe 28 herum angeordnet. Jeder Wandlerkolben ist über eine Schubstange 60 an einen Kurbelzapfen 61 einer Kurbel 62 angelenkt, die verdrehsicher auf der Antriebswelle 27 der Hydropumpe 28 befestigt ist. Die drei Wandlerkolben 10, 11 und 12 arbeiten um 120 Grad versetzt zueinander. Während des Arbeitstaktes eines Wandlerkolbens ändert sich für diesen der effektive Hebelarm an der Kurbel 62, wodurch eine Anpassung an den Druck des sich im Arbeitsraum 13 entspannenden Gases erfolgen kann. Im übrigen wird auch durch die bewegten Massen eine Vergleichmäßigung des an die Antriebswelle 27 abgegebenen Drehmoments erzielt. Zudem ist das Hubvolumen der Hydropumpe 28 verstellbar. Insgesamt kann somit ein weitgehend konstanter Druck in der Druckleitung 34, in die die Hydropumpe 28 fördert, aufrechterhalten werden.
Das Schubkurbelprinzip kann auch mit nur einem Wandlerkolben verwirklicht werden. Vorteilhafterweise wird dann zusätzlich ein Schwungrad vorgesehen, mit dessen Hilfe das an die Antriebswelle 27 abgebbare Drehmoment vergleichmäßigt wird. Zwischen der Kurbel 62 und dem Schwungrad und/oder zwischen dem Schwungrad und der Antriebswelle 27 kann sich dann ein Über- bzw. Untersetzungsgetriebe befinden. Ein Übersetzungsgetriebe kann auch bei den Ausführungen nach den Figuren 1 bis 3 und nach Figur 5 in die zu der jeweiligen Hydropumpe führende Antriebswelle eingebaut werden, um die optimale Antriebsdrehzahl für die Hydropumpe zu erhalten.
Bei den Ausführungsbeispielen mit mehreren Wandlerkolben wird jeder Wandlerkolben aus einem nur ihm zugeordneten Druckluftspeicher 15 mit Druckluft versorgt. Prinzipiell ist es auch möglich, mehrere Wandlerkolben aus ein und demselben Druckluftspeicher mit Druckluft zu versorgen, wobei jeweils eines von mehreren Magnetventilen 14 kurzzeitig öffnet.
Bei der Ausführung nach Figur 3 befinden sich die Zahnstange 25, das Ritzel 30, die Antriebswelle 42 und die Hydropumpe 43 in einem großen Hohlraum 65, der den Tank des hydraulischen Systems bildet, zu dem die Hydropumpe 43 und die Hydromaschine 36 gehören. Die Hydropumpe 43 saugt direkt aus dem Hohlraum 65 Öl an.
Auf diese Weise sind auch die Wandlerkolben 10 und 11 vom Öl benetzt und können aus diesem Öl Wärme aufnehmen, so daß die Entspannung des sich im Arbeitsraum 13 befindlichen Gases weitgehend isotherm erfolgt.
Bei den Ausführungen nach den Figuren 1, 2, 4 und 5 sind die Räume, die bezüglich des Wandlerkolbens dem jeweiligen Arbeitsraum 13 gegenüberliegen, jeweils über eine Leitung 66 mit einem Tank 67 verbunden. Auch damit soll angedeutet werden, daß ein Wärmeübergang vom Öl aus zu den Wandlerkolben und das einen Wandlerkolben umgebende Gehäuse möglich ist, um eine weitgehend isotherme Entspannung des Gases im Arbeitsraum 13 zu erreichen. Auch bei den Ausführungen nach den Figuren 1, 2, 4 und 5 können sich jedoch die mechanischen Koppelungsmittel ähnlich wie bei der Ausführung nach Figur 3 in einem mit Öl gefüllten Hohlraum befinden.
Bei der Ausführung nach Figur 6 wird ein hydraulischer Transformator 70 verwendet. Dieser ist primärseitig über jeweils ein Druckventil 71 mit zwei zweiten Arbeitsräumen 72 eines Trennzylinders 73 verbunden. Dieser ist als doppelter Trennzylinder ausgebildet, der eine zentrale Zylinderkammer 74 von gegebenem Durchmesser aufweist, an die sich in axialer Richtung beidseits jeweils eine äußere Zylinderkammer 75 anschließt, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der zentralen Zylinderkammer 74 ist. Die Durchmesser sind so gewählt, daß die Querschnittsfläche der mittleren Zylinderkammer 74 gerade doppelt so groß oder auch geringfügig kleiner als doppelt so groß wie die Querschnittsfläche der Zylinderkammern 75 ist.
In dem Trennzylinder 73 befindet sich ein Doppelstufenkolben 76, durch den zwei Trennkolben realisiert sind, und der mittig einen Kolbenabschnitt 77 aufweist, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Zylinderkammer 74 entspricht. Beidseits ragen vom Kolbenabschnitt 77 Kolbenabschnitte 78 ab, die in ihrem Durchmesser dem Durchmesser der Zylinderkammern 75 entsprechen und in diese eintauchen. Beidseits des Kolbenabschnitts 77 befinden sich die zwei zweiten Arbeitsräume 72, die wegen der Kolbenabschnitte 78 ringförmige Gestalt haben. Der freie Raum zwischen einer Stirnseite eines Kolbenabschnitts 78 und dem Boden der zugeordneten Zylinderkammer 75 bildet einen ersten Arbeitsraum 79 im Trennzylinder 73. Aufgrund der vorbeschriebenen Wahl der verschiedenen Durchmesser sind die Querschnittsflächen der beiden Arbeitsräume 79 genau so groß oder nur wenig größer als die Querschnittsflächen der beiden zweiten Arbeitsräume 72.
Beide Arbeitsräume 72 sind über jeweils ein Saugventil 80 mit einem Tank 81 für eine hydraulische Flüssigkeit verbunden.
Vom Boden jeder Zylinderkammer 75 aus führt eine Leitung 82 zu einem Ventil 83, über das in einer ersten Schaltstellung der eine erste Arbeitsraum 79 mit einem Druckluftspeicher 15 und der andere erste Arbeitsraum 79 mit Atmosphäre verbindbar ist. In der anderen Schaltstellung des Ventils 83 sind die Verbindungen umgekehrt. In eine Leitung zwischen dem Ventil 83 und dem Druckluftspeicher 15 ist noch ein Magnetventil eingefügt, das dem Magnetventil 14 aus den Figuren 1 bis 5 entspricht und deshalb mit derselben Bezugszahl 14 versehen ist. Über das Magnetventil 14 wird durch kurzzeitige Betätigung des Elektromagneten 17 der Druckluftspeicher 15 in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils 83 jeweils kurzzeitig mit dem einen ersten Arbeitsraum oder dem anderen ersten Arbeitsraum 79 des Trennzylinders 73 verbunden.
Die Sekundäreinheit des hydraulischen Transformators 70 fördert Hydraulikfluid in eine Druckleitung 34, an die ein Hydromotor 84 angeschlossen ist. Dieser ist über null verschwenkbar, kann also ohne Vertauschung von Druck- und Sauganschluß das Rad 85 eines mobilen Arbeitsgeräts vorwärts und rückwärts antreiben, auch wenn er, wie in Figur 6 gezeigt, einen fest mit Tank verbundenen Sauganschluß aufweist.
Der hydraulische Transformator 70 nach Figur 6 kann eine Primäreinheit mit konstantem Hubvolumen aufweisen, die als Motor arbeitet und mit ihrem Druckeingang an die zu den Druckventilen 71 führende Leitung 86 und mit einem Ausgang mit dem Tank 81 verbunden ist. Das Hubvolumen der Sekundäreinheit ist von null bis zu einem maximalen Wert verstellbar.
Bei der Ausführung nach Figur 7 enthält der hydraulische Transformator 70 wiederum eine auf der einen Seite mit der Leitung 86 und auf der anderen Seite mit Tank 81 verbundene Primäreinheit 90 mit einem konstanten Hubvolumen. Die Primäreinheit 90 treibt als Motor mechanisch eine Sekundäreinheit 91 an, deren Hubvolumen von einem maximalen positiven Wert über null bis zu einem maximalen negativen Wert verstellbar ist. Die Richtung des durch die Sekundäreinheit 91 fließenden Hydraulikmittels kann also ohne Drehrichtungsumkehr des Antriebes umgekehrt werden. Die Sekundäreinheit 91 wird zusammen mit einem Hydromotor 92, dessen Hubvolumen konstant ist, in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben.
Die Figur 8 zeigt einen hydraulischen Transformator 70, bei dem sowohl die Primäreinheit 90 als auch die Sekundäreinheit 91 in ihrem Hubvolumen verstellbar ist. Man erhält somit einen großen Verstellbereich des hydraulischen Transformators.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist die Sekundäreinheit 91 des hydraulischen Transformators 70 zugleich Primäreinheit eines sekundärgeregelten hydraulischen Systems und über eine Druckleitung 34 mit einer Sekundäreinheit 93 dieses Systems verbunden. Damit der Druck in der Druckleitung 34 weitgehend konstant ist, ist an diese Leitung ein Hydrospeicher 35 angeschlossen.
In Figur 9 ist dargestellt, wie ein hydraulischer Transformator 70 konstruktiv aufgebaut sein kann. Man erkennt eine drehbar gelagerte Welle 101, die beiden Einheiten 90 und 91 des hydraulischen Transformators gemeinsam ist. Auf der Welle sitzen fest und in einem Abstand voneinander zwei Trommeln 102, in die in einem festen Abstand zur Achse jeder Trommel 102 und in einem festen Winkelabstand voneinander eine Reihe von Axialbohrungen 103 eingebracht sind. Die Axialbohrungen 103 beider Trommeln 102 sind zur selben axialen Richtung hin offen. In jeder Axialbohrung 103 ist ein Axialkolben 104 verschiebbar, der einen volumenveränderlichen Arbeitsraum 105 zwischen seiner einen Stirnseite und dem Boden der jeweiligen Axialbohrung 103 begrenzt. Jeder Axialkolben 104 stützt sich mit einem kugelförmigen Kopf über einen Gleitschuh 106 an einer Schrägscheibe 107 ab, die um eine senkrecht durch die Achse der Welle 101 gehende Drehachse 108 verschwenkbar ist. Bei den beiden Einheiten 90 und 91 handelt es sich also um sogenannte Schrägscheiben-Axialkolbenmaschinen, deren prinzipieller Aufbau allgemein bekannt ist, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden muß. Wesentlich für den hydraulischen Transformator ist, daß die Primäreinheit 90 mechanisch mit der Sekundäreinheit 91 gekoppelt ist und diese antreibt. Es kann sich dabei im Gegensatz zu der Ausführung nach Figur 9 auch um zwei einzelne Einheiten handeln, deren Welle über Verbindungsmittel miteinander gekoppelt sind.
In Figur 8 ist durch die unterschiedliche Richtungen der beiden Pfeile, die auf die Verstellbarkeit des Hubvolumens der beiden Einheiten 90 und 91 hinweisen, angedeutet, daß in einem Arbeitszyklus während des Abfalls des hydraulischen Druckes in der Leitung 86 die Einheiten 90 und 91 entgegengesetzt verstellt werden. Das Hubvolumen der Sekundäreinheit 91 wird von einem großen Wert zurückgefahren, während das Hubvolumen der Primäreinheit 90 von einem kleinen Wert hochgefahren wird. Dies kann nacheinander geschehen. Es kann aber auch gleichzeitig geschehen, wie dies bei der Ausführung nach Figur 10 der Fall ist. Dort sind die beiden die Verstellbarkeit des Hubvolumens andeutenden Pfeile durch einen Querstrich miteinander verbunden, wodurch eine mechanische Koppelung zwischen den beiden den Hub der Förderkolben bestimmenden Verstellelementen angedeutet ist. Es wird dann nur ein Stellglied zur Verstellung der Verstellelemente benötigt.
Der in Figur 11 gezeigte pneumatisch-hydraulische Wandler stimmt im Hinblick auf den Druckluftspeicher 15, die Ventile 14 und 83 sowie den Trennzylinder 73 und die Leitung 86 mit der Ausführung nach Figur 6 überein, weshalb die erwähnten Bauteile in Figur 11 nicht näher dargestellt sind. Im übrigen weist die Ausführung nach Figur 11 einen Resonator 112 auf, der mittels zweier periodisch betätigbarer Schaltventile 113 und 114 abwechselnd mit der Leitung 86 und damit mit einem zweiten Arbeitsraum 72 des Trennzylinders, mit einer Niederdruckleitung 115, die von einem Tank 81 ausgeht, der gegebenenfalls vorgespannt ist, und mit der Druckleitung 34 verbunden wird. Das Ventil 114 schaltet einen Ausgang 116 zwischen den beiden Leitungen 86 und 115 um. Das Ventil 113 wiederum schaltet einen Anschluß zwischen dem Ausgang 116 des Schaltventils 114 und der Druckleitung 34 um. Der Resonator 112 wird durch einen Zylinder 118 gebildet, in dem eine mit dem Anschluß 117 des Schaltventils 113 verbundene Druckkammer 119 durch einen beweglichen Kolben 120 begrenzt ist, der sich über eine Feder 121 an einer Stirnwand des Zylinders 118 abstützt. Der Kolben 120 bildet mit der Feder 121 ein Masse-Feder-System mit einer bestimmten Resonanzfrequenz.
Das während der Schaltverbindung mit der Leitung 86 bzw. mit der Niederdruckleitung 115 in die Druckkammer 119 geförderte Hydraulikfluid wird während der Verbindung der Druckkammer mit der Druckleitung 34 aufgrund der bei der hydraulischen Beaufschlagung des Kolbens 120 im Masse-Feder-System gespeicherten Energie in die Druckleitung 34 gefördert, wobei zur Glättung von Druckschwankungen an die Druckleitung 34 ein Hydrospeicher 35 angeschlossen ist. Aus der Leitung 34 wird die Hydromaschine 93 gespeist, die das Rad 85 eines mobilen Arbeitsgerätes antreibt.
Im Betrieb verbinden während eines Schaltzyklusses die Schaltventile 113 und 114 die Druckkammer 119 des Resonators 112 zunächst mit der Leitung 86 während einer Zeit T1. Dann schaltet das Ventil 114 um, um die Verbindung der Druckkammer 119 mit der Niederdruckleitung 115 für eine Zeitspanne T2 herzustellen, in der aufgrund der Massenträgheit des Kolbens 120 Hydraulikfluid aus dem Tank 81 in die Druckkammer 119 nachgesaugt wird. Dann schaltet das Ventil 113 um und verbindet für eine Zeit T3 die Druckkammer 119 mit der Druckleitung 34. Wählt man für die Zeit T3 gerade die halbe Periodendauer, so kann der Kolben 120 während seiner ganzen Bewegung nach links, während er die Druckkammer 119 verkleinert, Hydraulikfluid in die Druckleitung 34 drücken. Der Volumenstrom durch den Resonator 112 hängt vor allem von der Schaltfrequenz der Ventilanordnung und von der auf die Periodendauer bezogenen Zeit T1 ab. Ist der Druck in der Druckleitung 34 kleiner als in der Leitung 86, so nimmt man für die Zeit T3 vorteilhafterweise die halbe Periodendauer und ändert den Volumenstrom durch gegensinnige Änderung der Zeiten T1 und T2. Sind die Drücke in den Leitungen 34 und 86 gleich groß, so kann T2 gleich null sein, während T1 und T3 jeweils der halben Periodendauer entsprechen. Beläßt man die Zeit T1 bei der halben Periodendauer und verkürzt man die Zeit T3 zugunsten der Zeit T2, so wird der Kolben 120 nach seiner Bewegungsumkehr bei maximalem Volumen der Druckkammer 119 von der Feder 121 gegen den niederen Druck in der Leitung 115 beschleunigt. Wird dann die Druckkammer 119 mit der Druckleitung 34 verbunden, so vermag der Kolben 120 aufgrund seiner kinetischen Energie auch dann Hydraulikfluid in die Druckleitung 34 zu verdrängen, wenn der Druck darin höher als der Druck in der Leitung 86 ist. Es gelingt somit, aus Druck und Volumenstrom in der Leitung 86 einen anderen Druck und einen anderen Volumenstrom in der Leitung 34 zu erzeugen. Der Druck in der Druckleitung 34 wird durch einen Druckgeber 125 und der Druck in der Leitung 86 durch einen Druckgeber 126 erfaßt. Die beiden Druckgeber wandeln den Druck in ein elektrisches Signal um, das zu einem elektrischen Steuergerät 127 gegeben wird, das die Elektromagnete 111 der beiden Ventile 113 und 114 steuert.

Claims (15)

  1. Pneumatisch-hydraulischer Wandler mit folgenden Merkmalen:
    a) ein Gas ist in einem Druckbehälter (15) gespeichert;
    b) ein Wandlerkolben (10, 11, 12) ist von aus dem Druckbehälter portionsweise in einen an den Wandlerkolben (10, 11, 12) angrenzenden Arbeitsraum (13) abgebbaren und sich darin entspannenden Gas verschiebbar;
    c) von einer Hydropumpe (28, 32, 43, 50) ist ein Hydraulikfluid in eine Druckleitung (34) verdrängbar;
    d) der Wandlerkolben (10, 11, 12) und die Hydropumpe (28, 32, 43, 50) sind nur über mechanische Koppelungsmittel (25, 26, 27, 30, 31; 25, 26, 27, 30, 37; 25, 30, 42; 51, 53, 57; 60, 62, 27) miteinander verbunden.
  2. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die mechanischen Koppelungsmittel eine Antriebswelle (27, 31, 42) der Hydropumpe (28, 32, 43) rotatorisch antreibbar ist.
  3. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle der Hydropumpe mit einem Schwungrad verbunden ist.
  4. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle bzw. das Schwungrad über in den mechanischen Koppelungsmitteln enthaltene Getriebemittel, die eine konstante Übersetzung aufweisen, antreibbar ist.
  5. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (28, 32, 43) in ihrem Hubvolumen in Abhängigkeit vom Weg des Wandlerkolbens (10, 11, 12) verstellbar ist.
  6. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (28, 32, 43) in ihrem Hubvolumen in Abhängigkeit vom Druck des sich entspannenden Gases verstellbar ist.
  7. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere versetzt zueinander arbeitende Wandlerkolben (10, 11, 12) mechanisch miteinander verbunden sind und sich gegenseitig zurückstellen.
  8. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren versetzt zueinander arbeitenden Wandlerkolben (10, 11, 12) dieselbe Hydropumpe (28, 43) antreibbar ist.
  9. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegensinnig zueinander arbeitende Wandler (10, 11) mechanisch miteinander verbunden sind.
  10. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Wandlerkolben (10, 11) eine Zahnstange (25) antreibbar ist, mit der ein mit der Hydropumpe (28, 32, 43) verbundenes Ritzel (26, 30) kämmt.
  11. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegensinnig arbeitenden Wandlerkolben (10, 11) über eine Zahnstange (25) miteinander verbunden sind, daß mit der Zahnstange (25) ein mit der Hydropumpe (43) verbundenes Ritzel (30) kämmt und daß die Hydropumpe (43) derart ausgebildet ist, daß die Förderrichtung unabhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle (42) der Hydropumpe (43) beibehalten werden kann.
  12. Pneumatisch-hydraulischer Wandler mit folgenden Merkmalen:
    a) ein Gas ist in einem Druckbehälter (15) gespeichert;
    b) ein Trennkolben (76) trennt einen ersten Arbeitsraum (79) von einem zweiten Arbeitsraum (72) eines Trennzylinders (73) und ist von aus dem Druckbehälter (15) portionsweise in den ersten Arbeitsraum (79) abgebbaren und sich darin entspannenden Gas verschiebbar und verdrängt dabei Hydraulikfluid aus dem zweiten Arbeitsraum (72);
    c) in eine Druckleitung (34) ist ein Hydraulikfluid förderbar;
    d) zwischen der Druckleitung (34) und dem zweiten Arbeitsraum (72) des Trennzylinders (73) ist ein hydraulischer Transformator (70) mit einer drehenden Primäreinheit (90) und einer von dieser mechanisch rotativ antreibbaren Sekundäreinheit (91) angeordnet, wobei zumindest eine der beiden Einheiten (90, 91) in ihrem Hubvolumen verstellbar ist.
  13. Pneumatisch-hydraulischer Wandler mit folgenen Merkmalen:
    a) ein Gas ist in einem Druckbehälter (15) gespeichert;
    b) ein Trennkolben (76) trennt einen ersten Arbeitsraum (79) von einem zweiten Arbeitsraum (72) eines Trennzylinders (73) und ist von aus dem Druckbehälter (15) portionsweise in den ersten Arbeitsraum (79) abgebbaren und sich darin entspannenden Gas verschiebbar und verdrängt dabei Hydraulikfluid aus dem zweiten Arbeitsraum (72);
    c) in eine Druckleitung (34) ist ein Hydraulikfluid förderbar;
    d) zwischen der Druckleitung (34) und dem zweiten Arbeitsraum (72) ist ein Resonator (112) mit wenigstens einer Druckkammer (119) angeordnet, die durch ein gegen eine Feder (121) bewegbares Masseteil (120) begrenzt ist und die über eine Ventilanordnung (113, 114) zyklisch mit dem zweiten Arbeitsraum (72) des Trennzylinders (73), einer Niederdruckleitung (115) und der Druckleitung (34) verbindbar ist.
  14. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Trennkolben (76) abwechselnd Hydraulikfluid aus einem zweiten Arbeitsraum (72) in eine gemeinsame Leitung (86) verdrängen.
  15. Pneumatisch-hydraulischer Wandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Trennkolben zu einem einzigen doppelten Stufenkolben (76) zusammengefaßt sind.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037800A1 (de) * 1998-12-22 2000-06-29 Tcg Unitech Aktiengesellschaft Vorrichtung zur umwandlung von in druckluft gespeicherter energie in mechanische arbeit
DE19903907A1 (de) * 1999-02-01 2000-08-03 Mannesmann Rexroth Ag Verfahren und Einrichtung zum Antreiben eines hydraulischen Verbrauchers
WO2000068578A1 (de) * 1999-05-06 2000-11-16 Tcg Unitech Aktiengesellschaft Vorrichtung zur umwandlung von pneumatischer energie in hydraulische energie
EP1985866A1 (de) * 2007-04-26 2008-10-29 Services Pétroliers Schlumberger Rotationsverteiler für einen Druckverstärker
EP1988294A2 (de) 2007-05-04 2008-11-05 Robert Bosch GmbH Hydraulisch-pneumatischer Antrieb
WO2009126784A2 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
WO2009152141A2 (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
US8495872B2 (en) 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
US20170067454A1 (en) * 2014-02-23 2017-03-09 Isocurrent Energy Incorporated Compressed air energy storage system
JP2017520725A (ja) * 2014-05-12 2017-07-27 ラビー, ヴィアニーRABHI Vianney ピストン型圧力変換用のエンドストローク拡張機
CN111879621A (zh) * 2020-07-23 2020-11-03 华侨大学 一种智能动态液压加载装置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8250863B2 (en) 2008-04-09 2012-08-28 Sustainx, Inc. Heat exchange with compressed gas in energy-storage systems
US8225606B2 (en) 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US8474255B2 (en) 2008-04-09 2013-07-02 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US20100307156A1 (en) 2009-06-04 2010-12-09 Bollinger Benjamin R Systems and Methods for Improving Drivetrain Efficiency for Compressed Gas Energy Storage and Recovery Systems
US8479505B2 (en) 2008-04-09 2013-07-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8677744B2 (en) 2008-04-09 2014-03-25 SustaioX, Inc. Fluid circulation in energy storage and recovery systems
US8359856B2 (en) 2008-04-09 2013-01-29 Sustainx Inc. Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery
US8448433B2 (en) 2008-04-09 2013-05-28 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression
US8240140B2 (en) 2008-04-09 2012-08-14 Sustainx, Inc. High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
US7958731B2 (en) 2009-01-20 2011-06-14 Sustainx, Inc. Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems
US8037678B2 (en) 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
US8104274B2 (en) 2009-06-04 2012-01-31 Sustainx, Inc. Increased power in compressed-gas energy storage and recovery
WO2011056855A1 (en) 2009-11-03 2011-05-12 Sustainx, Inc. Systems and methods for compressed-gas energy storage using coupled cylinder assemblies
US8191362B2 (en) 2010-04-08 2012-06-05 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8171728B2 (en) 2010-04-08 2012-05-08 Sustainx, Inc. High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems
US8234863B2 (en) 2010-05-14 2012-08-07 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8578708B2 (en) 2010-11-30 2013-11-12 Sustainx, Inc. Fluid-flow control in energy storage and recovery systems
EP2715075A2 (de) 2011-05-17 2014-04-09 Sustainx, Inc. Systeme und verfahren für effizienten zweiphasigen wärmetransfer in druckluftenergiespeichersystemen
US20130091835A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Sustainx, Inc. Dead-volume management in compressed-gas energy storage and recovery systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997010444A1 (de) 1995-09-12 1997-03-20 Mannesmann Rexroth Ag Vorrichtung zum ansteuern eines hydrostatischen antriebes

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2215873A (en) * 1938-06-14 1940-09-24 Gahm Samuel Bernard Motor driven pump
US2261752A (en) * 1940-01-24 1941-11-04 Nolan W Buckner Fluid pressure motor
US2622530A (en) * 1947-06-05 1952-12-23 Goodrich Co B F Debooster
FR1261313A (fr) * 1960-04-05 1961-05-19 Rech Etudes Production Sarl Transformateur d'énergie constitué d'un moteur pneumatique et d'une pompe hydraulique
FR1367103A (fr) * 1963-07-29 1964-07-17 Transformateur de pression hydro-pneumatique à débit continu
US4347701A (en) * 1980-04-03 1982-09-07 Tokyo Electric Co., Ltd. Power system for land vehicles
DE3503266A1 (de) * 1985-01-31 1986-08-07 Horst 6791 Altenkirchen Böhnlein Verfahren und vorrichtung zur minderung schaedlicher abgasemissionen bei kraftfahrzeugen
DE4337991A1 (de) * 1993-10-02 1995-04-06 Eduard Lemacher Hydropneumatisches Antriebssystem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997010444A1 (de) 1995-09-12 1997-03-20 Mannesmann Rexroth Ag Vorrichtung zum ansteuern eines hydrostatischen antriebes

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037800A1 (de) * 1998-12-22 2000-06-29 Tcg Unitech Aktiengesellschaft Vorrichtung zur umwandlung von in druckluft gespeicherter energie in mechanische arbeit
DE19903907A1 (de) * 1999-02-01 2000-08-03 Mannesmann Rexroth Ag Verfahren und Einrichtung zum Antreiben eines hydraulischen Verbrauchers
WO2000068578A1 (de) * 1999-05-06 2000-11-16 Tcg Unitech Aktiengesellschaft Vorrichtung zur umwandlung von pneumatischer energie in hydraulische energie
EP1985866A1 (de) * 2007-04-26 2008-10-29 Services Pétroliers Schlumberger Rotationsverteiler für einen Druckverstärker
EP1988294A3 (de) * 2007-05-04 2011-05-04 Robert Bosch GmbH Hydraulisch-pneumatischer Antrieb
EP1988294A2 (de) 2007-05-04 2008-11-05 Robert Bosch GmbH Hydraulisch-pneumatischer Antrieb
DE102007021063A1 (de) 2007-05-04 2008-11-06 Robert Bosch Gmbh Hydraulisch-pneumatischer Antrieb
WO2009126784A2 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
WO2009126784A3 (en) * 2008-04-09 2009-12-03 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
WO2009152141A2 (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
WO2009152141A3 (en) * 2008-06-09 2010-02-04 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
US8495872B2 (en) 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
US20170067454A1 (en) * 2014-02-23 2017-03-09 Isocurrent Energy Incorporated Compressed air energy storage system
JP2017520725A (ja) * 2014-05-12 2017-07-27 ラビー, ヴィアニーRABHI Vianney ピストン型圧力変換用のエンドストローク拡張機
CN111879621A (zh) * 2020-07-23 2020-11-03 华侨大学 一种智能动态液压加载装置
CN111879621B (zh) * 2020-07-23 2022-07-01 华侨大学 一种智能动态液压加载装置

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Publication number Publication date
EP0857877A3 (de) 1999-02-10

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