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Dokumentenidentifikation DE4417925C2 10.09.1998
Titel Vorrichtung zur Nutzung der Energie von bewegten Fahrzeugen
Anmelder Link, Paul, 13051 Berlin, DE
Erfinder Link, Paul, 13051 Berlin, DE
Vertreter Eckner und Kollegen, 10179 Berlin
DE-Anmeldedatum 19.05.1994
DE-Aktenzeichen 4417925
Offenlegungstag 23.11.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.09.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.09.1998
IPC-Hauptklasse F03G 7/08

Beschreibung[de]

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 Energieumwandlungseinrichtung 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.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, diese bekannte Vorrichtung weiter zu verbessern.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

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.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b die schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform im Ruhe- (1a) und im belasteten (1b) Zustand,

Fig. 2 die schematische Querschnittsdarstellung einer erweiterten Ausführungsform.

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.

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 Betriebsmedium 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.

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.

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.

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 Energieumwandlung ermöglicht. Die der Energieumwandlungseinrichtung 101 nach Fig. 1a entsprechenden Elemente werden nachfolgend zwar genannt, aber nicht nochmals umfassend beschrieben.

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 Betriebsmedium 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 Betriebsmedium 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.

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.

Die elektrotechnischen und elektronischen Elemente der Energieumwandlungseinrichtung 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.

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.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Nutzung der Energie von bewegten Fahrzeugen mit einer Energieumwandlungseinrichtung, bei der
    1. 1. - ein Grundkörper eine vertikal verlaufende Zylinderbohrung aufweist,
    2. 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. 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,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    1. 1. - im Bereich der Zylinderbohrung (105) ein Vorratsraum (108, 208) für das Betriebsmedium vorgesehen ist,
    2. 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. 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. 4. - dem Kompressionsraum (113, 205) eine Vorrichtung zur Vermeidung des Unterdrucks bei Aufwärtsbewegung des Kolbens (104, 204) zugeordnet ist,
    5. 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.
  2. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ableitungskanal (211) zwischen dem Rückschlagventil (212) und dem Energiewandler (214) ein Druckspeicher (215) angeordnet ist.






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