Die Erfindung betrifft einen 3-Kammer-Zylinder für Flüssigkeit oder Gas als Arbeitsmedium.
Aus dem Stand der Technik ist ein Hydrozylinder bekannt, der nach dem Prinzip einer Vorlaufkammer und einer Rücklaufkammer arbeitet. Auch alle Teleskoppressen funktionieren nach dem gleichen System.
Gegenstand der Erfindung ist ein 3-Kammer-Zylinder für Flüssigkeit oder Gas als Arbeitsmedium, bestehend aus einem dichtend in einem Innenzylinder axial verschieblich geführten hohlen Kolben mit einer hohlen Kolbenstange, wobei der Innenzylinder an einem inneren Ende mit einem Zylinderboden versehen ist, durch den die hohle Kolbenstange dichtend geführt wird, und einem über einen äußeren Zylinderboden fest mit der hohlen Kolbenstange verbundenen, dichtend an dem Innenzylinder axial verschieblich geführten Außenzylinder, so daß eine erste Vorlaufkammer zwischen einem äußeren Zylinderboden des Innenzylinders und dem hohlen Kolben gebildet wird, eine zweite Vorlaufkammer zwischen dem äußeren Zylinderboden des Außenzylinders und dem inneren Zylinderboden des Innenzylinders um die hohle Kolbenstange gebildet wird und eine Rücklaufkammer zwischen dem inneren Zylinderboden des Innenzylinders und dem hohlen Kolben um die hohle Kolbenstange gebildet wird.
Der erfindungsgemäße 3-Kammer-Zylinder kann in Maschinen und Anlagen als Hydrozylinder einzeln oder im Verbund eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Zylinder ist in allen Maschinen und Geräten verwendbar, in denen herkömmliche Zylinder mit 2-Kammer-Zylinder-System (Vor- und Rücklauf) im Einsatz sind, in Energiegewinnungsanlagen, Kompressoren, als Verdichter sowie als Druckumformer.
Die Konstruktion kann auch in Verbrennungsmotoren Anwendung finden, indem die Rücklaufkammer c als Verbrennungskammer arbeitet und die Explosionsstöße auf beide Kolben wirken oder die erste Vorlaufkammer a und die Rücklaufkammer c als Verbrennungskammern wirken und die Explosionsstöße auf vier Kolbenflächen wirken oder auch alle drei Kammern als Verbrennungskammern im Takt a + b zu c arbeiten, wobei mit b die zweite Vorlaufkammer bezeichnet ist.
In allen Bereichen funktioniert der 3-Kammer-Zylinder nach dem gleichen Prinzip, nämlich mit 2 Vorlaufkammern (a und b) und einer Rücklaufkammer (c) oder umgekehrt.
Wichtig in der vorliegenden Erfindung ist die Erweiterung der Kolbenfläche im Vergleich zum herkömmlichen Zylinder durch Konstruktion eines 3-Kammer-Zylinders, die es ermöglicht, eine zweite Vorlaufkammer in den Zylinder zu integrieren, die die Kolbenfläche bis auf 95 % vergrößert und somit die Kraft des 3-Kammer-Zylinders um bis zu 95 % erhöht.
Ein erfindungsgemäßer 3-Kammer-Zylinder weist im Vergleich zum herkömmlichen Zylinder verschiedene Vorteile auf:
Verringerung des Eigengewichtes bis zu 50 % oder Erhöhung der Preßkraft bis zu 95 % oder Halbierung des Druckes bei gleichbleibender Kraft. Im Einsatz als Verdichter erhöht sich der Druck in Kammer c um 100 %.
Als Druckumformer kann durch das Betreiben der Kammern a und b der Druck in Kammer c bis 100 % erhöht und durch Betreiben der Kammer c der Druck in den Kammern a und b bis 100 % verringert werden.
In Energiegewinnungsanlagen (Wasserkraft) kann der Schweredruck beim Einsatz des 3-Kammer-Zylinders durch Wirkung auf die vergrößerte Kolbenfläche um bis zu 95 % erhöht werden.
In Verbrennungsmotoren erhöht sich die Leistung, da bei der Explosion gleichzeitig beide Kolbenflächen einen Arbeitsweg machen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Figur 1 stellt einen Längsschnitt durch den 3-Kammer-Zylinder dar, der durch die Öffnungen 51 zu Kammer a und 58 zu Kammer b mit Flüssigkeit oder Gas angetrieben wird (Vorlauf). Durch die Öffnungen 59 und 55 entweicht die Flüssigkeit oder das Gas aus Kammer c (Rücklauf).
Durch die Kolbenflächen 52 und 53 in den Kammern a und b wird die Preßkraft des 3-Kammer-Zylinders bestimmt. Gleichzeitig sind die Öffnungen 59 und 55 geöffnet.
Durch die Kolbenflächen 52 und 53 aus Sicht der Kammer c wird die Zugkraft des 3-Kammer-Zylinders bestimmt. Gleichzeitig sind die Öffnungen 51 und 58 geöffnet.
Wenn die Zugkraft und die Preßkraft gleich groß sein sollen, dann muß die Flüssigkeit oder das Gas mit dem doppelten Druck in die Kammer c gepumpt werden, da dieser Arbeitshub nur aus einer Kammer c erfolgt und nicht, wie bei der Preßluft, aus zwei Kammern.
Figur 2 zeigt den Längsschnitt des 3-Kammer-Zylinders in eingefahrenem und Figur 3 in ausgefahrenem Zustand.