DE102007008286A1 - Device for controlling or for manipulating course of process of media or materials, has piston is controlled and movable in cylinder, where compressible medium goes through complete operating period - Google Patents

Device for controlling or for manipulating course of process of media or materials, has piston is controlled and movable in cylinder, where compressible medium goes through complete operating period Download PDF

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Abstract

The device has a cyclic and relative movement of adjacent effective areas, where an area is developed for the functionality of the media or materials. A piston (2) is controlled and movable in a cylinder (1), where a compressible medium goes through a complete operating period and consists of a compression and an expansion of the medium.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung als Druckwandler, welche zum Leiten bzw. zur Beeinflussung und Steuerung eines Prozessverlaufes von Medien bzw. Stoffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches entwickelt wird.The The invention relates to a device as a pressure transducer, which for Leading or influencing and controlling a process flow of media or substances according to the preamble of claim is developed.

Darüber hinaus geht die Idee von prozessphasensynchronisierten Arbeitstakten definierter Bauelemente (insbesondere Kolben und Zylinder) aus. Im Falle von Kraftmaschinen ergeben sich erhebliche Vorteile zum allgemeinen bzw. sonstigen Stand der Technik. Vor allem die bessere Druckenergieausnutzung ergibt ein deutliches Verbesserungspotenzial bzgl. des Nutzwirkungsgrades.Furthermore The idea of process-phase-synchronized work cycles of defined components goes (especially piston and cylinder). In the case of power machines There are considerable advantages to the general or other status of the technique. Especially the better printing energy utilization results a clear potential for improvement with regard to the efficiency of use.

Aufgabe der Erfindung ist es auch, dass – im Falle der Ausführung als Kraftmaschine – der Prozessablauf örtlich und zeitlich derart optimiert wird, dass bei einer gegebenen Anzahl von Arbeitszyklen pro Zeiteinheit, besonders für den resultierenden Drehmomentenverlauf, maximale Werte erreicht werden können. Die Aufgaben werden erfindungsgemäß und im Wesentlichen dadurch gelöst, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, eine Maschine realisiert wird, welche im Kerngedanken insbesondere aus aufeinander abgestimmten sowie optimierten Kolben- und Zylinderkombinationen besteht.task The invention is also that - in the case of the execution as Engine - the Process flow locally and time optimized such that for a given number of duty cycles per unit of time, especially for the resulting torque curve, maximum values can be achieved. The objects are achieved according to the invention and essentially by it solved, that, in contrast to the prior art, realized a machine which, in the core idea, is in particular coordinated with each other and optimized piston and cylinder combinations.

Bei der erfindungsgemäßen Maschine wird eine optimale Betriebsart erreicht, insbesondere auch durch eine passende Art der Steuerung des Prozessablaufes. Der Bedingung einer optimalen Drehmomentübertragung wird die Ausbildung von speziellen Wirkflächen der erfindungsgemäßen Konstruktion gerecht, welche zusammen mit Koppelelementen den Prozess räumlich und zeitlich vorgeben, wobei über die Formgebung und räumliche Platzierung hinausgehend auch das Ausmaß von Bewegungsbahnen bzw. weiterer Einflussgrößen anderer angeschlossener weiterer Systeme berücksichtigt werden kann.at the machine according to the invention an optimal mode is achieved, especially by a suitable way of controlling the process flow. The condition an optimal torque transmission is the formation of special active surfaces of the construction according to the invention fair, which together with coupling elements the process spatially and temporally pretend, over the shaping and spatial Placement also the extent of trajectories or other influencing factors of other connected other systems are considered can.

Ein prinzipielles Ausführungsbeispiel des Kerngedankens der Erfindung ist in der nachfolgenden Abbildung 1 sowie den Patentansprüchen beschrieben.A basic embodiment of the core idea of the invention is shown in the following figure 1 and the claims described.

1: In einem Zylinder 1 wird ein Kolben 2 antriebstechnisch beweglich geführt. Letzterer verdichtet im Zylinder ein kompressibles Medium, welches im anschließenden Expansionszyklus wieder entspannt wird. Ein erfindungsgemäß gestalteter Kompressionsraum 3 ist im Bereich des oberen Totpunktes OT im Wesentlichen derart als Spalt ausgeführt, so dass ein großes Oberflächen-/Volumenverhältnis realisiert ist. Dies ermöglicht erfindungsgemäß die Installation von einer Vielzahl von (Piezo-)Druckelementen 4, welche die Kompressionsenergie wunschgemäß in elektrische Energie wandelt. Der (Kompensations-)Kanal 5 im Zylinder dient ggf. nur zum Druckausgleich. 1 : In a cylinder 1 becomes a piston 2 driven by drive technology. The latter compresses in the cylinder a compressible medium, which is relaxed again in the subsequent expansion cycle. An inventively designed compression space 3 is performed in the region of the top dead center OT substantially as a gap, so that a large surface / volume ratio is realized. This allows the installation of a plurality of (piezo) printing elements according to the invention 4 which converts the compression energy into electrical energy as desired. The (compensation) channel 5 If necessary, the cylinder is only used for pressure equalization.

Summatorisch betrachtet ergibt sich insgesamt eine Prozessführung, welche im Ergebnis Nutzenergie zur Verfügung stellen kann.Summatorisch considered overall results in a litigation, which results in useful energy to disposal can make.

Das erfindungsgemäße Aggregat wird vorteilhaft mit verdichteter Luft betrieben.The Aggregate according to the invention is advantageously operated with compressed air.

Durch die bessere Energieausnutzung kann auch ein niedrigeres Drehzahlniveau angestrebt werden, was sich positiv auf die Lebensdauer des Aggregates auswirkt.By The better energy utilization can also be a lower speed level be sought, which has a positive effect on the life of the unit effect.

Insgesamt ergibt erfindungsgemäßer Prozessverlauf einen praktikablen, einfachen, robusten, kostengünstigen und effektiven Mechanismus für die Realisierung von insbesondere Druckwandler für Kraftmaschinen.All in all results in the process according to the invention a workable, simple, robust, cost effective and effective mechanism for the realization in particular pressure converter for power machines.

Claims (11)

Einrichtung zum Leiten bzw. zur Beeinflussung eines Prozessverlaufes von Medien bzw. Stoffen, mit einer zyklischen sowie relativen Bewegung von benachbarten Wirkflächen, wodurch ein Raum für die Funktionalität der Medien bzw. Stoffe entsteht, wobei in dem durch die benachbarten erfindungsgemäßen Wirkflächen gebildeten Raum die Medien bzw. Stoffe in eine gesteuerte zeitliche sowie räumliche, definierte Bedingung geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zylinder 1 ein – in diesem geführten und beweglichen – Kolben 2 ein kompressibles Medium wenigstens ein vollständiges Arbeitsspiel durchläuft und letzteres im Wesentlichen aus nur einer Kompression und einer Expansion dieses Mediums besteht.Device for directing or influencing a process course of media or substances, with a cyclic and relative movement of adjacent active surfaces, creating a space for the functionality of the media or substances, wherein formed in the space formed by the adjacent inventive active surfaces of the media or substances are directed into a controlled temporal and spatial, defined condition, characterized in that in a cylinder 1 a - in this guided and movable - piston 2 a compressible medium undergoes at least one complete working cycle and the latter consists essentially of only one compression and one expansion of this medium. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des oberen Totpunktes OT des Kolbens 2 ein Zylinderkopfbereich 3 existiert, in dem wenigstens ein Aufnahmeelement 4 installiert ist, welches Druckenergie in elektrische Energie wandelt.Device according to claim 1, characterized in that in the region of the top dead center OT of the piston 2 a cylinder head area 3 exists, in which at least one receiving element 4 is installed, which converts pressure energy into electrical energy. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement 4 ein PIEZO-Bauelement ist.Device according to claim 2, characterized in that the receiving element 4 a PIEZO device is. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem durch den Zylinder 1 und dem Kolben 2 gebildeten minimalen Kompressionsraum 3 (in OT) das Oberflächen-/Volumenverhältnis wenigstens 1,0 beträgt.Device according to one of the claims, characterized in that in the cylinder 1 and the piston 2 formed minimum compression space 3 (in TDC) the surface / volume ratio is at least 1.0. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinder 1 ein Kanal 5 vorgesehen ist, mit dem insbesondere mögliche Druckunterschiede im und um den Zylinder kompensiert werden können.Device according to one of the claims, characterized in that in the cylinder 1 a channel 5 is provided with the particular possible Pressure differences in and around the cylinder can be compensated. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder 1 entlang seiner Längsachse im Wesentlichen kreisförmig ist und der Kolben 2 im Wesentlichen ein konventioneller Tauchkolben ist.Device according to one of the claims, characterized in that the cylinder 1 along its longitudinal axis is substantially circular and the piston 2 essentially a conventional plunger. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung wenigstens eine elektrische Maschine wie insbesondere ein Generator bzw. ein Motor angegliedert ist.Device according to one of the claims, characterized in that the device has at least one electrical machine, in particular a generator or a motor is affiliated. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchmesserverhältnis des Kompressionsraumes 3 und des Zylinders 1 wenigstens 1,0 beträgt.Device according to one of the claims, characterized in that the diameter ratio of the compression space 3 and the cylinder 1 is at least 1.0. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinderbereich Einrichtungen für die Treibmittelzuführung und/oder für die Zündung eines Treibstoffgemisches angeordnet sind.Device according to one of the claims, characterized that in the cylinder area facilities for the blowing agent supply and / or for the ignition a fuel mixture are arranged. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung, bei Realisation als eine Kraftmaschine, deren Prozess im Wesentlichen einen 2-Takt-Prozess beinhaltet.Device according to one of the claims, characterized that the invention, when realized as an engine whose Process essentially involves a 2-stroke process. Einrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben 2 bekannte Dichtgrenzen aufweist, insbesondere Kolbenringe und/oder O-Ringe.Device according to one of the claims, characterized in that the piston 2 has known sealing limits, in particular piston rings and / or O-rings.
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