DE19800308C1

DE19800308C1 - Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie

Info

Publication number: DE19800308C1
Application number: DE19800308A
Authority: DE
Inventors: Marc-Andre Pleier
Original assignee: PLEIER MARC ANDRE
Current assignee: PLEIER MARC ANDRE
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2018-01-08

Description

Die Erfindung betrifft einen Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Derzeit sind u. a. Motoren bekannt, die mit Hilfe von Verbrennungskraft, von Wasserkraft, von Elektroenergie, von Dampf und Windenergie etc. angetrieben werden. Von Nachteil bei diesen Motoren ist, daß diese Motoren eine relativ hohe Energie verbrauchen, um akzeptable Leistungen zu erreichen, d. h. einen schlechten Wirkungsgrad besitzen. Ferner sind häufig aufwendige Anlagen zum Bereitstellen der Antriebsenergie erforderlich, z. B. Wasserstauanlagen. Motoren, angetrieben durch Windenergie bedeuten ebenfalls einen erheblichen Aufwand an Vorbereitungsmaßnahmen und sind nicht genau berechenbar, da windabhängig. Besonders bei Verbrennungsmotoren ist die Umwelt zusätzlich belastet. Desweiteren ist nach DE 30 24 960 A1 ein Schwungradantrieb bekannt, bei dem ein Schwungrad, welches eine Unwucht aufweist, sich um seine horizontale Achse dreht und dessen Totpunkt durch einen vorübergehend zugeschalteten Elektromotor überwunden wird.

In der DE 33 21 844 A1 ist ein Schwungrad beschrieben, dessen Trägheitsmoment sich mit Hilfe hydraulisch verschiebbarer Kolben verändern läßt. Eine weitere Lösung ist in der DE 196 13 369 A1 beschrieben. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung zur Nutzung der Zentrifugalkraft für die Energiegewinnung mittels eines Rotationsaggregates mit mindest einer, in Wirkungsrichtung der Zentrifugalkraft bewegbar gelagerten Masse, deren Translationsbewegung unter Wirkung der Schwerkraft ausgenutzt wird. Alle diese Lösungen benötigen einen erheblichen technischen Aufwand und sind deshalb nicht rentabel genug.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen Motor zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Einrichtungen beseitigt bzw. umgeht. So kann z. B. anhand des vorliegenden Funktionsmodells davon ausgegangen werden, daß bei Antrieb mit Wasserkraft eine mindestens um den Faktor 100 niedrigere Wassermenge benötigt wird, als bei bisher bekannten genutzten Kleinwasserkraftanlagen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabenstellung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Somit liegt es im Rahmen der Erfindung, daß ein Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie, bei dem eine Masse auf einem Masseträger, einer Kreisbahn, auf der sie angeordnet ist, in Richtung einer anderen Masse z. B. der Erde durch die Gravitationskraft angezogen wird, ("nach unten fällt"), so gestaltet ist, daß dabei mindestens zwei Kolben mit einer je einer Masse, mitbewegt werden. Diese Beschleunigungskolben stehen im Gleichgewicht zueinander und unterliegen dem Gegenwirkungsprinzip. Sie werden durch die frei fallende erste Masse auf einer Kreisbahn mitbeschleunigt. Da sich diese Beschleunigungskolben im Gleichgewicht befinden, ist dieser Vorgang vergleichbar mit einer durch eine angehängte Masse beschleunigten massebehafteten Scheibe mit entsprechendem Trägheitsmoment J, bei der die potentielle Energie der angehängten Masse im Schwerefeld z. B. der Erde in kinetische Energie des gesamten Systems umgewandelt wird und umgekehrt. Das gesamte System ist in seiner Anordnung somit vergleichbar mit einem physikalischen Pendel, bei dem jedoch die Rückschwingung durch Beschleunigungskolben verhindert wird. Nähert sich das System seinem Totpunkt (d. h. Umkehrpunkt der Bewegungsrichtung) und unterschreitet dabei eine gewisse Winkelgeschwindigkeit, werden die Beschleunigungskolben über einen Steuerimpuls mittels der Hilfsenergie auf eine kleinere Kreisbahn verlagert, wodurch das System über den Totpunkt hinaus beschleunigt und somit eine Rotation des Systems erreicht wird. Nach Überschreiten des Totpunktes entfällt der Steuerimpuls, wodurch die Beschleunigungskolben durch die Fliehkraft wieder ihre ursprüngliche Position einnehmen und der gesamte Beschleunigungsprozeß erneut beginnen kann. Die zugeführte, benötigte Hilfsenergie kann durch Wasserdruck, Wasserdampfdruck, Luftdruck oder sonstige Energiequellen bereitgestellt werden.

Die Erfindung läßt mehrere Ausführungsformen zu. Zur Verdeutlichung ihres Grundprinzipes wird eine davon in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßem Massenverlagerungsmotors mit Hilfsenergie,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer möglichen Steuerung für einen Massenverlagerungsmotor.

Da alle massebehafteten Körper im Gravitationsfeld der Erde je nach Masse unterschiedlich starke Gravitationskräfte erfahren, sind sie unterschiedlich schwer. Dennoch fallen sie alle gleichmäßig schnell zur Erde, da die auf jeden Körper einwirkende Schwerebeschleunigung g = 9,81 m/s² von der Masse des fallenden Körpers ist. Hiernach ist die Wirkungsweise des Massenverlagerungsmotors abgeleitet. Ein Massenverlagerungsmotor 1, nach Fig. 1, ist an einem Standort, einem Zufluß, z. B. einem Bach, einem Fluß oder an einem anderen fallenden Gewässer einsetzbar. Es können aber auch andere Medien als Hilfsenergieträger vorgesehen sein. Die für diese Anlage benötigte Hilfsenergie wird z. B. dadurch zur Verfügung gestellt, daß ein fließendes Gewässer, 2 bzw. eine fallende Wassermenge geschlossen gefaßt wird und 10 m tiefer in die erfindungsgemäße Anlage eingeleitet wird. Damit entsteht ein Wasserdruck von 1 bar an der Einleitungsstelle P der erfindungsgemäßen Anlage. Diese Höhenunterschiede können beliebig verändert werden, was einer Änderung des Wasserdruckes proportional ist. Je höher die Hilfsenergie gewählt wird, desto günstiger wird auch der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Anlage sein, da der Reibungsfaktor relativ geringer sein wird. Durch die Abstimmung der Bewegungen ist es möglich, die Gravitationskraft direkt zu nutzen. Es ist somit möglich, mittels einer geringen zugeführten Hilfsenergie über Umwandlung von potentieller Energie im Gravitationspotential in kinetische und mechanische Energie, Arbeit zu verrichten und die Hilfsenergie mit einem hohen Wirkungsgrad in die gewünschte Energieform bzw. Arbeit umzuwandeln.

Die Arbeitsweise des Massenverlagerungsmotors 1 ist folgende. Eine auf einem Masseträger angebrachte Masse 3 (m1) wird auf einer Kreisbahn 7 (R1) in Richtung einer zweiten Masse, z. B. der Erde fallengelassen. In diesem freien Fall bewegt die Masse 3 (m1), in diesem Falle, zwei weitere Massen 4, 4a (m2) mit, die durch im Gleichgewicht zueinanderstehende, nach dem Gegenwirkungsprinzip arbeitende Beschleunigungskolben 5, 6 dargestellt sind. Da die Schwerebeschleunigung masseunabhängig ist, kann die Masse 3 (m1) in freiem Fall auf einer Kreisbahn 7 (R1) die Beschleunigungskolben 5, 6 mit beschleunigen. Damit die Beschleunigungskolben 5, 6 jeweils zum richtigen Zeitpunkt den Impuls zur Veränderung ihrer Lage bekommen, sind auf einer Nockenwelle 8 (Fig. 2) zwei Nockenscheiben 9, 10 und eine Steuereinheit, hier ein 3/2 Wegeventil 11 angeordnet. Mit diesen Nockenscheiben 9, 10 werden ein Schließwinkel 12 (x1) und ein Öffnungswinkel 13 (x2) eingestellt. Wenn die Masse 3 (m1) den Schließwinkel 12 (x1) erreicht, drückt der Nockenradius 9 die Stößelwelle 14 des 3/2 Wegeventiles 11 nach oben. Nun kann der anstehende Druck P dieses 3/2 Wegeventils 11 über A an einen wegverändernden Zylinder 15 gelangen. Der Zylinder 15 macht mit seiner Hubbewegung 16 (Z1) einen Hub mit einer Seilscheibe 17. Ein um die Seilscheibe 17 gelegtes Steuerseil 18 ist an einer Seite an einem Festpunkt 19 verankert. Dieses zweite Ende des Steuerseiles 18 ist durch eine Nockenwellendurchführung 20 mit den Massen 4, 4a (m2) des rotierenden Systems verbunden. Da am Steuerseil 18 eine geradlinige und eine drehende Bewegung vorhanden ist, wurde eine Kupplung 21 vorgesehen. Durch diese Festpunktanbindung 19 des Seiles 18, wird auf der Seite 22 (Z3) eine Verdopplung des Zylinderhubes 16 erreicht. Dabei entspricht 1 cm Wegveränderung am Zylinder 15, 2 cm Wegveränderung im Radius 23 (m2) nach 24. Durch diesen Ablaufprozeß werden die Massen 4, 4a (m2) vom Radius 23 (R2) auf den Radius 24 (R3) verlagert. Diese Verlagerung bewirkt einen resultierenden beschleunigenden Drehimpuls. Nach Erreichen des oberen O-Punktes 13 (x2), kann der Steuerimpuls entfallen und die Stößelrolle 14 geht von Punkt 9 auf Punkt 10 zurück. Durch die dadurch erfolgte Zurücknahme des Steuerimpulses können nun die Massen 4, 4a (m2), der an ihnen angreifenden Zentrifugalkraft folgend, von 24 (R3) auf die Startposition 23 (R2) zurückkehren. Durch die entsprechende Kraftübertragung wird auch der Kolben des Zylinders 15 in Verbindung mit der Seilscheibe 17 in die Ausgangsposition zurückgebracht. Mit 25 ist der Rückhub Z2 bezeichnet. Nun befinden sich die Massen 4, 4a (m2) wieder auf der Bahn 23 (R2). Der Kolben des Zylinders 15 ist ebenfalls in der Ausgangsposition und der Beschleunigungsprozeß beginnt von Neuem. Für die Hubbestimmumng des Zylinders 15 befindet sich ein Steuerhebel 27 an der Anlage. Mit Stellung A ist ein Lauf der Anlage ohne Last und mit Stellung B mit Last möglich. Die Drehzahl kann am Drehzahlmesser 26 abgelesen werden. Mit 28 ist ein Radius (R4), der Abgriff zur Arbeitsabgabe bezeichnet. In der Fig. 1 ist ein Radiusverlagerungssegment 29 gezeigt, welches mit der Steuereinheit nach Fig. 2 fest verbunden ist. Die Masse 3, (m1) wird dabei durch das Radiusverlagerungselement 29 beim Radiusverlagerungsanfang 31 (x3) durch eine Radiusverlagerungsrolle 33 mit Verbindung zu 3 (m1) von der Kreisbahn 7 (R1) auf eine durch das Radiusverlagerungselement 29 bestimmte kleinere Kreisbahn verlagert. Durch die Kreisbahnverkleinerung beim Radiusverlagerungsanfang 31 (x3) bekommt die Masse 3 (m1) vor Erreichen des oberen Totpunktes ebenfalls einen zusätzlichen vorübergehenden Beschleunigungsimpuls durch die Winkelgeschwindigkeitserhöhung. Beim Radiusverlagerungsende 32 (x4) kommt die Masse 3 (m1) durch die Fliehkraft auf den Ausgangsradius 7 (R1) zurück. Der Verlauf der Radiusverlagerung 33 ist mit 30 (R5) bezeichnet. Folgende Parameter beeinflussen den Prozeß der Massenverlagerung auf der Kreisbahn. Dies sind

- Masse (m1) x R1,
- Massen (m2) x R2,
- Massen (m2) x R3,
- Schließwinkel x1,
- Öffnungswinkel x2,
- U/min, ohne Last,
- U/min, mit Last,
- Benötigte Kraft für die Radiusveränderung,
- Zeit für die Radiusveränderung,
- Fliehkraft an der Masse (m2),
- Differenz zwischen den Radien R2 und R3,
- Masseverlagerung (m2) von R2 auf R3 in bezug der Winkelgeschwindigkeitserhöhung,
- Reibung.

All diese Parameter beeinflussen den Wirkungsgrad und stehen in einem funktionierenden System in abgestimmter Zuordnung zu einander, und sind für verschiedenste Dimensionierungen eines Massenverlagerungsmotors zu konkretisieren.

Die Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Anlage sind vielfältig. Einige davon sollen nachstehend aufgeführt sein. So ist es möglich mit der Anlage verschiedene Arbeiten zu verrichten, wie z. B. Heben, Drücken usw. Desweiteren ist es möglich, elektrischen Strom zu erzeugen. Mit ihr kann Druckluft erzeugt werden sowie Wasser gepumpt werden. Abfallwasser aus mehrstöckigen- oder Hochhäusern kann zur Druckgewinnung für diese Anlagen ausgelegt und genutzt werden. Ein weiterer Einsatzbereich sind z. B. Miniaturanlagen zum Spielen (vgl. Dampfmaschine). Mit der Errichtung dieser Anlage in bestimmten Freizeitbereichen sowie Kur- und Heileinrichtungen können neue Anziehungspunkte geschaffen werden. Es ist auch denkbar, in Kraftstudios von Sportlern Energie erzeugen zu lassen, zu speichern und zu nutzen, indem diese Energie der Anlage zugeführt wird.

Bezugszeichenliste

1

Masseverlagerungsmotor

2

Zufluß

3

Masse (m1)

4

1. Masse (m2)

4

a2. Masse (m2)

5

Beschleunigungskolben

6

Beschleunigungskolben

7

R1

8

Nockenwelle

9

Nockenscheibe (NR2) Nockenscheibenradius 2

10

Nockenscheibe (NR1) Nockenscheibenradius 1

11

Steuereinheit/ 3/2 Wegeventil

12

Schließwinkel x1

13

Öffnungswinkel x2

14

Stößelwelle

15

Zylinder

16

Hub (Z1)

17

Seilscheibe

18

Steuerseil

19

Festpunkt

20

Nockenwellendurchführung für Steuerseil

18

21

Kupplung

22

Hubverdopplung (Z3)

23

R2

24

R3

25

Rückhub Z2

26

Drehzahlmesser

27

Steuerhebel

28

R4

29

Radiusverlagerungssegment

30

Radiusverlagerungsverlauf R5

31

Radiusverlagerungsanfang x3

32

Radiusverlagerungsende x4

33

Radiusverlagerungsrolle mit Verbindung zu (

3

, m1)

Claims

1. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie, bei dem eine Masse auf einem Masseträger, einer Kreisbahn, auf der sie angeordnet ist in Richtung einer anderen Masse (z. B. Erde) nach unten fällt, dadurch gekennzeichnet, daß dabei mindestens zwei Kolben mit der Masse (jeweils m2) mitbewegt werden, wobei die Massen (4, 4a, m2) im Gleichgewicht zueinander stehende, dem Gegenwirkungsprinzip unterliegende Beschleunigungskolben (5, 6) sind, hierbei wird die potentielle Energie der angehängten Masse in kinetische Energie umgewandelt, wobei die Beschleunigungskolben (5, 6, m2), die mit einer Steuereinheit (11) mit einem anstehenden Druck verbunden sind, vom Radius (23, R2) auf den Radius (24, R3) und rückwärtig vom Radius (24, R3) auf den Radius (23, R2) verlagerbar sind und somit eine Rotation des Systems ermöglichen.

2. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Steuerimpuls abgebenden Steuereinheit für die Radiusveränderung versehen ist.

3. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (3, m1) durch einen Versatz des Beschleunigungskolbens (5, m2) zum anderen Beschleunigungskolben (6, m2) im Ungleichgewicht stehend, ersetzt wird.

4. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie, nach Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die zugebrachte, benötigte Hilfsenergie durch Wasserdruck, Wasserdampfdruck, Luftdruck oder sonstige Energiequellen bereitgestellt werden kann.

5. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Umdrehungen pro Steuerimpuls wählbar sind.

6. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Beschleunigungskolben (5, 6) angreifende Zentrifugalkraft (beim rotierenden System), die Rückverlagerung der Beschleunigungskolben (5, 6) von (24, R3) auf (23, R2) bewirkt.

7. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalkraft durch den Einsatz mechanischer Hilfsmittel, wie z. B. Zug- oder Druckfedern unterstützt werden kann, bzw., daß die Beschleunigungskolben (5, 6) durch den Einsatz mechanischer Hilfsmittel in die erneute Startposition gebracht werden können.

8. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für den Schließwinkel (12, x1) und den Öffnungswinkel (13, x2), direkt auf die Beschleunigungskolben (5, 6) wirkend, geschaltet werden kann.

9. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anbringungsort der Steuereinheit frei wählbar ist.

10. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenbewegungen mit den Massen(jeweils m2) auch durch nicht geradlinige Bewegungen, z. B. durch Drehbewegungen von Radius (23, R2) auf den Radius (24, R3) und rückwärtig verlagert werden können und die Verlagerung dabei durch Scheiben, Hebel oder sonstige Anbindungen erfolgt.

11. Massenverlagerungsmotor mit Hilfsenergie nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (3, m1) durch ein Radiusverlagerungsegment (29), welches mit der Steuereinheit nach Fig. 2 fest verbunden ist, bei dem Radiusverlagerungsanfang (31, x3) durch die Radiusverlagerungsrolle (33) mit Verbindung zu (3, m1) von der Kreisbahn (7, R1) auf eine durch das Radiusverlagerungssegment (29) bestimmte kleinere Kreisbahn verlagert wird und bei (32, x4) kommt die Masse (3, m1) durch die Fliehkraft auf den Ausgangsradius (7, R1) zurück.