Arbeitskraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 10 2008 010 359 A1 ist ein Gasdruckmotor bekannt. Gas kann aus einem Druckbehälter 1 durch ein Einlassventil 9 sowie ein Schnellventil 7 in einen Zylinder 3 einströmen und einen Kolben 4 bewegen. Durch ein Auslassventil 10 kann das Gas aus dem Zylinder 3 herausströmen.

Aus DE 24 61 816 A ist eine Kreiskolben-Arbeitsmaschine bekannt, die mit einem Gas wie Luft oder Stickstoff betreibbar ist. Die Arbeitskraftmaschine ist als geschlossenes System ausgebildet und weist keine Ventile auf.

DE 195 47 187 A1 beschreibt einen pneumatisch bewegbaren Kolben 7, der durch Druckluft aus einer Anfangslage gemäß Fig. 1 in eine Endlage gemäß Fig. 2 bewegbar ist.

DE 37 34 980 A1 beschreibt eine Pumpvorrichtung mit zwei Motoren 10, 11 , die durch Druckluft betrieben werden.

US 2011/0056368 A1 beschreibt eine Anordnung aus mehreren pneumatischen Zylindern, durch die ein besonders hoher Wirkungsgrad eines Motors oder eines Generators, der mit diesen Zylindern betrieben wird, erreicht wird.

Aus US 2012/0096845 A1 ist ein Zylinder mit einem Doppelkolben 240 bekannt, durch den der Zylinder in zwei Kammern 232 und 234 geteilt wird.

Derartige Arbeitskraftmaschinen sind in ihrer Grundkonstruktion bekannt als Hubkolben-Arbeitskraftmaschine oder auch als Kreiskolben-Arbeitskraftmaschine. Die Wirkungsweise dieser bekannten Arbeitskraftmaschinen beruht darauf, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt (Beginn eines Arbeitstaktes) ein Kraftstoff-Luftgemisch gezündet wird. Die Antriebsenergie resultiert bei den bekannten Arbeitskraftmaschinen aus der Energie, die bei der Verbrennung des Kraftstoff- Luftgemischs freigesetzt wird. Die Hubkolben-Arbeitskraftmaschinen sind als 2-Takt-Arbeitskraftmaschinen oder als 4-Takt-Arbeitskraftmaschinen bekannt. Die Kreiskolben-Arbeitskraftmaschinen werden auch als Wankelmotoren bezeichnet.

Somit weisen die Arbeitskraftmaschine ein Arbeitsvolumen oder mehrere Arbeitsvolumina auf. Dem Arbeitsvolumen oder den Arbeitsvolumina der Arbeitskraftmaschine sind jeweils ein oder mehrere Einlassventile sowie ein oder mehrere Auslassventile zugeordnet.

Das oder die Einlassventile sind so angeordnet, dass sie mit einer Zuführleitungsanordnung verbunden sind, in der ein unter Druck stehendes Medium zugeführt wird. Das oder die Einlassventile sind weiterhin so angeordnet, dass bei geöffnetem Einlassventil das unter Druck stehende Medium dem jeweiligen Arbeitsvolumen zugeführt wird, das dem jeweiligen Einlassventil zugeordnet ist.

Das oder die Auslassventile sind mit einer Abführleitungsanordnung verbunden, über die das Medium weggeführt wird. Das oder die Auslassventile sind weiterhin so angeordnet, dass bei geöffnetem Auslassventil das Medium aus dem dem jeweiligen Auslassventil zugeordneten Arbeitsvolumen über die Abführleitungsanordnung weggeführt wird.

Nachfolgend wird die Funktionsweise einer Arbeitskraftmaschine anhand des Beispiels einer 4-Takt-Arbeitskraftmaschine mit Hubkolben beschrieben. Bei den Arbeitskraftmaschinen nach dem Stand der Technik wird nicht bei jeder Arbeitsphase der Vergrößerung des Arbeitsvolumen das zugehörige Einlassventil geöffnet.

> Beim Stand der Technik erfolgt (bei einer 4-Takt-Arbeitskraftmaschine) ein sogenannter Ansaugtakt. Das Einlassventil des Arbeitsvolumens ist während dieses Ansaugtakts geöffnet. Das Arbeitsvolumen füllt sich mit dem Medium. Anschließend folgt ein Arbeitstakt mit einer Verringerung des Arbeitsvolumens. Dabei sind bei der Arbeitskraftmaschine nach dem Stand der Technik sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil dieses Arbeitsvolumens geschlossen. Das Medium in dem Arbeitsvolumen wird verdichtet. Kurz vor dem Erreichen des oberen Totpunktes wird das Gemisch in dem Arbeitsvolumen gezündet. Dadurch wird in dem nachfolgenden Arbeitstakt der Vergrößerung des Arbeitsvolumens der Kolben nach unten gedrückt. In diesem Arbeitstakt sind sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil geschlossen.

> In dem dann folgenden Arbeitstakt wird das (verbrannte) Gemisch über das geöffnete Auslassventil aus dem Arbeitsvolumen herausgedrückt. Daran anschließend folgt wieder ein Ansaugtakt. Nach der vorliegenden Erfindung resultiert die Antriebsenergie der Arbeitskraftmaschine aus dem Druck, mit dem das Medium bei geöffnetem Einlassventil oder geöffneten Einlassventilen in das Arbeitsvolumen oder die Arbeitsvolumina einströmt, die dem geöffneten Einlassventil oder den geöffneten Einlassventilen zugeordnet sind.

In der Arbeitsphase der Vergrößerung des Arbeitsvolumens oder der jeweiligen Arbeitsvolumina sind das oder die dem Arbeitsvolumen oder den jeweiligen Arbeitsvolumina zugeordneten Einlassventile geöffnet. Das oder die dem Arbeitsvolumen oder den jeweiligen Arbeitsvolumina zugeordneten Auslassventile sind dabei geschlossen. Dies erfolgt nach der vorliegenden Erfindung in jedem Arbeitstakt, mit einer Vergrößerung des Arbeitsvolumens.

In der Arbeitsphase der Verringerung des Arbeitsvolumens oder der jeweiligen Arbeitsvolumina sind das oder die dem Arbeitsvolumen oder den jeweiligen Arbeitsvolumina zugeordneten Auslassventile geöffnet. Das oder die dem Arbeitsvolumen oder den jeweiligen Arbeitsvolumina zugeordneten Einlassventile sind dann geschlossen. Dies erfolgt nach der vorliegenden Erfindung in jedem Arbeitstakt, mit einer Verringerung des Arbeitsvolumens.

Vorteilhaft lässt sich damit bei einem strömenden Medium (beispielsweise bei einem Gewässer) die in der Strömung "enthaltene" Energie nutzen, ohne dass eine Verbrennung erfolgen muss.

Damit stehen zum einen die Betriebsmittel günstig oder sogar kostenfrei zur Verfügung.

Weiterhin wird von der Arbeitskraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung die Leistung erbracht, ohne dass Abgase durch eine Verbrennung entstehen.

Als unter Druck stehendes Medium ist Druckluft geeignet, das heißt unter Druck stehende Raumluft. Unter Druck stehende Gase wie Stickstoff oder Edelgase wie Argon sind außerdem geeignet. Weiter geeignet sind unter Druckstehende Flüssigkeiten wie Wasser, das aus einem Hochbecken entnommen wird.

Ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil kann bzw. können als Tellerventil ausgebildet sein, das einen Ventilteller und einen Ventilschaft aufweist. Es versteht sich, dass der Ventilteller beim Öffnen des Ventils in ein zugehöriges Arbeitsvolumen oder ein Primärvolumen eines Doppelzylinders hineinbewegbar ist. Eine Ventilschaftlängsachse des Einlass- und/oder Auslassventils kann parallel oder senkrecht zu einer Bewegungsrichtung eines Kolbens der Arbeitskraftmaschine sein.

Eine Richtung, in der das Medium in das Arbeitsvolumen einströmt oder in der das Medium aus dem Arbeitsvolumen herausströmt, kann parallel zu einer Bewegungsrichtung eines Einlass- oder Auslassventils sein. Bei einem als Tellerventil ausgebildeten Einlass- oder Auslassventil wäre diese Strömungsrichtung parallel zu einer Ventilschaftlängsachse.

Denkbar ist, dass ein Einlass- oder Auslassventil zum Öffnen oder Schließen senkrecht oder mit einer senkrechten Bewegungskomponente zu einer Strömungsrichtung des Mediums bewegbar ist.

Vorzugsweise sind ein Einlassventil und ein Auslassventil auf einer gleichen Seite eines ein Arbeitsvolumen bildenden Zylinders oder Zylinderbereichs oder eines Primärvolumens eines Doppelzylinders angeordnet.

Ein Ventilschaft des Einlass- und/oder Auslassventils kann sich in einen Zylinder oder einen Zylinderbereich oder in ein Primärvolumen eines Doppelzylinders hinein erstrecken.

Anspruch 2 betrifft eine Arbeitskraftmaschine als Kreiskolben-Arbeitsmaschine. Die Einströmrichtung des Mediums bei geöffnetem Einlassventil oder geöffneten Einlassventilen ist auf die in Drehrichtung vordere Hälfte der Fläche des Kreiskolbens gerichtet.

Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass sich der Antrieb des Kolbens nicht nur aus dem Anstieg des Drucks in dem Arbeitsvolumen ergibt. Der Antrieb des Kolbens wird weiterhin unterstützt, indem der "Strahl" des einströmenden Mediums so auf den Kolben trifft, dass ein zusätzliches Drehmoment in der Drehrichtung des Kolbens beim Auftreffen des "Strahls" auf die Kolbenfläche erzeugt wird.

Wird eine bestehende Verbrennungskraftmaschine, die als Kreiskolben-Arbeitsmaschine ausgebildet ist, zu einer erfindungsgemäßen Arbeitskraftmaschine umgerüstet, können anstellen von Zündkerzen zusätzliche Einlass- und Auslassventile verwendet werden, durch die eine Strömung des Mediums in das Arbeitsvolumen hinein (Befüllung) und aus dem Arbeitsvolumen heraus (Entleerung), besonders gut steuerbar ist. Vorteilhaft kann eine bestehende Verbrennungskraftmaschine auf ein fache Art und Weise zu einer erfindungsgemäßen Arbeitskraftmaschine umgerüstet werden. Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 weist die Arbeitskraftmaschine für das Medium eine Zweikreisanordnung auf. Die Zweikreisanordnung besteht darin, dass wenigstens ein Zylinder mit einem Doppelkolben vorhanden ist. Vorzugsweise weist die Zweikreisanordnung mehrere Zylinder auf, von denen jeder einen Doppelkolben aufweist.

Das Sekundärvolumen des Zylinders mit dem Doppelkolben ist mit dem Arbeitsvolumen oder einem der Arbeitsvolumina der Arbeitskraftmaschine verbunden. Das Primärvolumen des Zylinders mit dem Doppelkolben weist das Einlassventil oder die Einlassventile auf sowie das Auslassventil oder die Auslassventile.

Vorzugsweise weist jedes der Arbeitsvolumina einen solchen Zylinder auf.

Sind mehrere Arbeitsvolumina vorgesehen, können mehrere Zylinder eine Gruppe bilden, wobei Zylinder einer Gruppe gleichlaufend synchronisiert sind.

Sind zwei Zylindergruppen vorgesehen, die jeweils mehrere Zylinder aufweisen, sind die Zylinder einer Gruppe gleichlaufend synchronisiert und die Zylinder verschiedener Gruppen gegenläufig synchronisiert.

Denkbar ist, dass mehrere Zylindergruppen vorgesehen sind, die derart synchronisiert sind, dass eine translatorische Bewegung eines Arbeitskraftmaschinenelements in eine Drehbew- gung eines anderen Arbeitskraftmaschinenelements umgesetzt wird.

Durch die Zweikreisanordnung wird vorteilhaft erreicht, dass in den Arbeitsvolumina der Arbeitskraftmaschine kein Austausch des strömenden Mediums erfolgt. Der Austausch des Mediums in den Arbeitsvolumina der Arbeitskraftmaschine erfolgt mit dem Sekundärvolumen des Zylinders. Vorteilhaft werden dadurch Verschmutzungen der Arbeitskraftmaschine vermieden, weil das dort strömende Medium inert ist. Der Austausch mit dem strömenden "fremden" Medium erfolgt in dem Primärvolumen des jeweiligen Zylinders. Es erweist sich als deutlich weniger aufwendig, bei einer Verschmutzung oder Beschädigung lediglich den Zylinder zu tauschen, anstatt Reparaturen oder Reinigungsarbeiten an der Arbeitskraftmaschine vorzunehmen.

Das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile kann mittels einer Nockenwelle erfolgen oder auch durch eine elektronische Ansteuerung der Ein- und Auslassventile. Das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile erfolgt synchronisiert zu den Arbeitsphasen der Arbeitsvolumina (entweder Vergrößerung des Arbeitsvolumens oder Verringerung des Arbeitsvolumens). In einer Ausgestaltung der Erfindung sind das eine oder die mehreren Einlassventile oder das eine oder die mehreren Auslassventile auf einer gleichen Seite angeordnet sind. Vorteilhaft kann eine bestehende Verbrennungskraftmaschine, die eine solche Anordnung von Einlass- und Auslassventilen aufweist, als erfindungsgemäße Arbeitskraftmaschine benutzt werden. Umbauarbeiten sind nicht erforderlich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das eine oder die mehreren Einlassventile oder das eine oder die mehreren Auslassventile als Tellerventile ausgebildet sind. Tellerventile sind aus Verbrennungskraftmaschinen bekannt und durch ein Nockenwelle besonders leicht ansteuerbar. Außerdem wird durch einen Ventilteller eine besonders gute, umlaufende Dichtung erreicht. Es versteht sich, dass der Ventilteller innerhalb des Arbeitsvolumens angeordnet sein kann. Beim Öffnen des Tellerventils bewegt er sich vorzugsweise in das Arbeitsvolumen hinein.

Zweckmäßigerweise ist ein Ventil vorgesehen ist, das als Einlassventil und als Auslassventil wirkt, und das ein bewegbares Ventilsperrelement aufweist, der aus einer Einlassstellung in eine Auslassstellung und aus der Auslassstellung in die Einlassstellung bewegbar ist. Das bewegbare Ventilsperrelement sperrt in der Einlassstellung einen Auslasskanal, das heißt eine fluidische Verbindung zu einer Abführleitungsanordnung, und in der Auslassstellung einen Einlasskanal, das heißt einen eine fluidische Verbindung zu einer Zuführleitungsanor- dung. Vorteilhaft kann eine besonders kompakte Ventileinrichtung ausgebildet werden. Das bewegbare Ventilsperrelement kann beispielsweise ein ansteuerbarer Ventilschieber sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Arbeitskraftmaschine mehrere Zylinder auf, die eine Gruppe gleichlaufend synchronisierter Zylinder bilden. Die Synchronisation betrifft eine Bewegung von Kolben der jeweiligen Zylinder, von denen jeder Kolben beispielsweise durch eine Pleuelstange mit einer Welle wie einer Kurbelwelle verbunden ist. Dadurch kann eine translatorische Bewegung des Kolbens in einer rotatorische Bewegung umgesetzt werden. Vorteilhaft ist eine Leistung der Arbeitskraftmaschine einstellbar.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Arbeitskraftmaschine zwei Gruppen gleichlaufend synchronisierter Zylinder aufweist, wobei die Zylinder einer ersten der zwei Gruppen gegenläufig synchronisiert sind zu den Zylindern einer zweiten der zwei Gruppen. Gegenläufig synchronisiert kann bedeuten, dass sich Kolben von Zylindern der ersten Gruppe nach oben bewegen, während sich Kolben von Zylindern der zweiten Gruppe nach unten bewegen. Vorteilhaft wird eine Arbeitskraftmaschine geschaffen, bei der eine Öffnung oder ein Schließen der Einlass- und Auslassventile durch die Synchronisation der beiden Gruppen erfolgt. Es versteht sich, dass mehrere Gruppen gleichlaufend synchronisierter Zylinder vorgesehen sein können, die derart zueinander synchronisiert sind, das eine translatorische Bewegung von Kolben der Zylinder der mehreren Gruppen in eine Rotation einer Welle wie einer Kurbelwelle umsetzbar ist.

Zweckmäßigerweise umfasst jede Gruppe gleichlaufend synchronisierter Zylinder einen Doppelzylinder um. Vorteilhaft wird eine Arbeitskraftmaschine geschaffen, bei der keine Verschmutzungen durch das unter Druck stehende Medium in das Arbeitsvolumen gelangen können.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein Doppelzylinder der Arbeitskraftmaschine einen Doppelkolben auf, der einen hohlen Kolben und/oder eine hohle Kolbenstange aufweist, wobei der hohle Kolben und/oder die hohle Kolbenstange vorzugsweise Teil eines Primärvolumens des Doppelzylinders sind. Eine Übersetzung der Arbeitskraftmaschine ist einstellbar, wodurch eine Leistung der Arbeitskraftmaschine maßgeschneidert werden kann.

Vorteilhaft kann bei gleichem Hubraum, das heißt gleicher Größe eines Arbeitsvolumens, eine Arbeitskraftmaschine mit höherer Leistung geschaffen werden. Weiter vorteilhaft kann eine erfindungsgemäße Arbeitskraftmaschine mit niedriger Leistung durch Austausch des Doppelzylinders in einer erfindungsgemäße Arbeitskraftmaschine mit höherer Leistung umgewandelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt dabei:

Fig. 1 : eine Schnittdarstellung eines Hubkolbens einer Arbeitskraftmaschine in der Arbeitsphase der Vergrößerung des Arbeitsvolumens,

Fig. 2: eine Schnittdarstellung eines Hubkolbens einer Arbeitskraftmaschine in der Arbeitsphase der Verringerung des Arbeitsvolumens,

Fig. 3: eine Schnittdarstellung eines Hubkolbens einer Arbeitskraftmaschine in einer Zweikreisanordnung des Mediums der Arbeitskraftmaschine,

Fig. 4: eine Schnittdarstellung einer Kreiskolben-Arbeitskraftmaschine,

Fig. 5: eine Prinzipdarstellung zweier zusammenwirkender Zylinder mit Hubkolben, die auf eine Pleuelstange einwirken,

Fig. 6: eine Prinzipdarstellung zehn zusammenwirkender Zylinder, die in zwei Gruppen zu jeweils fünf Zylindern mit jeweils einem Doppelkolben je Gruppe Zusammenwirken,

Fig. 7: die Anordnung nach Figur 6 in einer Draufsicht von oben,

Fig. 8: eine Prinzipdarstellung einer Anordnung von zehn zusammenwirkenden Zylindern, die in zwei Gruppen zu jeweils fünf Zylindern mit jeweils einem Doppelkolben je Gruppe Zusammenwirken, mit einer anderen Konstruktion des Doppelkolbens,

Fig. 9: die Anordnung nach Figur 8 in einer Draufsicht von oben.

Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Zylinders 1 einer Arbeitskraftmaschine in der Arbeitsphase der Vergrößerung des Arbeitsvolumens. Es ist der Kolben 2 (Hubkolben) dargestellt sowie die Bewegungsrichtung (Pfeil 3) des Kolbens 2.

Es ist zu sehen, dass das Einlassventil 4 geöffnet ist. Das Auslassventil 5 ist geschlossen.

Die beiden Ventile 4, 5 sind auf der gleichen Seite, in diesem Ausführungsbeispiel der Oberseite, der Arbeitskraftmaschine 1 angeordnet und als Tellerventile ausgebildet.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Zylinders 1 entsprechend der Darstellung der Figur 1 , allerdings in der Arbeitsphase der Verringerung des Arbeitsvolumens. Dies ist durch den Pfeil 201 dargestellt.

Es ist zu sehen, dass in dieser Arbeitsphase das Auslassventil 5 geöffnet ist. Das Einlassventil 4 ist geschlossen.

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Zylinders 1 einer Arbeitskraftmaschine in einer Zweikreisanordnung des Mediums der Arbeitskraftmaschine.

Es ist ein Doppelkolbenzylinder 301 zu sehen. Der Doppelkolben 302 begrenzt in dem Doppelkolbenzylinder 301 ein Sekundärvolumen 303 und ein Primärvolumen 304. Das Sekundärvolumen 303 ist verbunden mit dem Arbeitsvolumen der Zylinders 1 .

Durch den Pfeil 308 ist dargestellt, dass sich der Hubkolben 2 nach oben bewegt. Das Arbeitsvolumen des Zylinders 1 wird also verringert. Dadurch wird das Sekundärvolumen 303 des Doppelkolbenzylinders 301 vergrößert. Dem Primärvolumen 304 des Doppelkolbenzylinders 301 ist ein Einlassventil 306 sowie ein Auslassventil 307 zugeordnet. In der hier dargestellten Arbeitsphase ist das Auslassventil 307 geöffnet und das Einlassventil 306 geschlos- sen. Dadurch wird das Medium aus dem Primärvolumen 304 des Doppelkolbenzylinders herausgedrückt.

In einer Arbeitsphase der Vergrößerung des Arbeitsvolumens des Zylinders 1 ist das Einlassventil 306 geöffnet und das Auslassventil 307 geschlossen. Über das in das Primärvolumen 304 einströmende Medium wird das Sekundärvolumen 303 verringert. Dadurch strömt das in dem Sekundärvolumen 303 befindliche Medium in das Arbeitsvolumens des Zylinders 1 und treibt diesen an.

Die beiden Ventile 306, 307 sind als Tellerventile ausgebildet, deren Ventilteller durch eine linke Seitenwand in das Primärvolumen 304 hindurchtritt. Beide Ventile 306, 307 sind auf der gleichen Seite des Doppelzylinders angeordnet.

Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kreiskolben-Arbeitskraftmaschine 401. Es sind Einlassventile 402 und 403 zu sehen sowie Auslassventile 404 und 405. Die Einlassventile 402 und 403 sowie die Auslassventile 404 und 405 werden entsprechend der aktuellen Position des Kreiskolbens derart geöffnet und geschlossen, dass in einer Phase der Vergrößerung des jeweiligen Arbeitsvolumens das zugehörige Einlassventil geöffnet ist und das zugehörige Auslassventil geschlossen. In einer Phase der Verringerung des jeweiligen Arbeitsvolumens ist zugehörige Auslassventil geöffnet und das zugehörige Einlassventil geschlossen.

In der Darstellung der Figur 4 ist zu sehen, dass an der Position der Kreiskolben-Arbeitskraftmaschine, an der üblicherweise die Zündkerzen angebracht sind, eine weitere Anordnung von Ein- und Auslassventilen vorhanden ist. Damit werden die Arbeitsvolumina befüllt bzw. entleert, so dass durch den Strömungsdruck des Mediums der Kreiskolben angetrieben wird. Figur 5 zeigt eine Prinzipdarstellung zweier zusammenwirkender Zylinder 501 und 502 mit Hubkolben, die auf eine Pleuelstange einwirken. Die beiden Zylinder wirken als Zweikreissystem mit jeweils einem Doppelzylinder 503 und 504 zusammen. Von den Doppelzylindern 503 und 504 sind jeweils die Stammleitungen zu sehen (bezeichnet mit den Bezugsziffern 503 und 504), die zu den einzelnen Zylindern führen.

Der Doppelzylinder 503 weist einen Doppelkolben 505 auf, der sich in der dargestellten Position an dem Anschlag befindet, an dem das Primärvolumen minimal ist. Das Medium in dem Primärvolumen dieses Doppelzylinder 503 ist vollständig herausgedrückt über das Ventil 509. Dieses Ventil 509 befindet sich in der Stellung, in der das Primärvolumen dieses Doppelzylinders 503 mit der Abführungsleitung verbunden ist. Das Sekundärvolumen 506 des Doppelzylinders 503 ist mit der Stammleitung verbunden, über die das Medium mit dem Zy- linder 501 verbunden ist, sowie mit weiteren Zylindern, die mit dem Zylinder 501 hinsichtlich des Arbeitstaktes gleichlaufend synchronisiert sind.

Der Doppelzylinder 504 weist einen Doppelkolben 507 auf, der sich in der dargestellten Position an dem Anschlag befindet, an dem das Primärvolumen maximal ist. Das Primärvolumen dieses Doppelzylinder 504 ist über das Ventil 510 vollständig mit dem unter Druck stehenden Medium gefüllt. Dieses Ventil 510 befindet sich in der Stellung, in der das Primärvolumen dieses Doppelzylinders 504 mit der Zuführungsleitung verbunden ist. Das Sekundärvolumen 508 des Doppelzylinders 504 ist mit der Stammleitung verbunden, über die das Medium mit dem Zylinder 502 verbunden ist, sowie mit weiteren Zylindern, die mit dem Zylinder 502 hinsichtlich des Arbeitstaktes gleichlaufend synchronisiert sind.

Die beiden Ventile 509, 510 weisen einen bewegbaren Ventilschieber auf, der aus einer Einlassstellung (siehe Ventilschieberstellung des Ventils 510) in eine Auslassstellung (siehe Ventilschieberstellung des Ventils 509) bewegbar ist.

Die Zylinder 501 und 502 sind nach dem Prinzip eines Boxermotors zueinander angeordnet, so dass die Arbeitstakte dieser Zylinder 501 und 502 zueinander gegenläufig synchronisiert sind.

In der Darstellung der Figur 5 ist zu sehen, dass anstelle separater 2/2-Ventile für die Einlassventile und die Auslassventile jeweils auch 3/2-Ventile vorgesehen sein können (509 und 510), die wechselnd entweder die Zuführleitungsanordnung oder die Abführleitungsanordnung mit dem Primärvolumen des jeweiligen Doppelzylinders 503, 504 verbunden.

Figur 6 zeigt eine Prinzipdarstellung zehn zusammenwirkender Zylinder 601 , 602, 603, 604, 605 sowie 606, 607, 608, 609, 610, die in zwei Gruppen (601 , 602, 603, 604, 605 == Gruppe 1 , sowie 606, 607, 608, 609, 610 == Gruppe 2) zu jeweils fünf Zylindern mit jeweils einem Doppelkolben je Gruppe Zusammenwirken. Der Doppelzylinder 611 ist der Grupp 1 zugeordnet und der Doppelzylinder 612 der Gruppe 2.

Jeder Zylinder 601 , 602, 603, 604, 605 sowie 606, 607, 608, 609, 610 weist einen nicht näher bezeichneten Kolben auf, der durch eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden ist.

Die Zylinder 601 , 602, 603, 604, 605 der Gruppe 1 , das heißt deren Kolben, sind zueinander gleichlaufend synchronisiert. Die Zylinder 606, 607, 608, 609, 610 der Gruppe 2, das heißt deren Kolben, sind ebenfalls zueinander gleichlaufend synchronisiert. Die Zylinder der Gruppen 1 und 2 sind dabei zueinander gegenläufig synchronisiert.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist das Primärvolumen des Doppelzylinders 612 gerade mit der Zuführleitung verbunden. Der Kolben dieses Doppelzylinders 612 befindet sich gerade in dem Punkt, in dem sich die Bewegungsrichtung des Doppelkolbens umkehrt von der Bewegungsrichtung der Verringerung des Primärvolumens hin zu der Bewegungsrichtung der Vergrößerung des Primärvolumens.

Entsprechend ist das Primärvolumen des Doppelzylinders 611 gerade mit der Abführleitung verbunden.

Figur 7 zeigt die Anordnung nach Figur 6 in einer Draufsicht von oben.

In der Darstellung der Figur 7 soll der Doppelkolben erläutert werden, der in den Doppelzylindern der Figuren 5 bis 9 verwendet wird. Dieser Kolben ist so aufgebaut, dass die Kolbenstange und der Kolben selbst innen hohl sind. Die Kolbenstange ist an dem Ende offen, an dem nicht der Kolben angebracht ist. Es ist zu sehen, dass der Kolben gegenüber der Zylinderwand des Doppelzylinders abgedichtet ist. Ebenso ist die Kolbenstange im Bereich von dem dem Kolben abgewandten Ende gegenüber der Wand abgedichtet.

Das unter Druck stehende Medium strömt dadurch in das Innere des Doppelkolbens, wenn die Einlassventile geöffnet sind. Wenn die Auslassventile geöffnet sind, wird dieses Medium aus dem Inneren des Kolbens und der Kolbenstange herausgedrückt. Das Innere des Kolbens und der Kolbenstange sind damit bei dieser Ausgestaltung Teil des Primärvolumens des Doppelzylinders.

Es ist zu sehen, dass in dem Volumen des Doppelkolbens, dass bei geöffneten Einlassventilen durch die Bewegung des Doppelkolbens "hinter" dem Doppelkolben besteht, wenigstens eine Entlüftungsöffnung bzw. Belüftungsöffnung vorhanden ist. Wenn der Doppelkolben bei geöffneten Einlassventilen bewegt wird, wird über diese Belüftungsöffnungen Luft angesogen, so dass kein Unterdrück entsteht, gegen den der Doppelkolben bewegt werden muss. Bei geöffneten Auslassventilen wird durch die Bewegung des Doppelkolbens die vorher angesogene Luft wieder aus dem Doppelzylinder verdrängt, ohne dass der Doppelkolben bei seiner Bewegung diese Luft komprimieren müsste. Über die Größe der Volumina des Inneren des Kolbens und der Kolbenstange im Verhältnis zu dem Sekundärvolumen des Doppelzylinders, das dem Arbeitsweg des Doppelkolbens entspricht, lässt sich ein Übersetzungsverhältnis beim Betrieb der Arbeitskraftmaschine einstellen.

Bei einer Ausgestaltung des Doppelzylinders und des Doppelkolbens gemäß der Figur 3 ist der Doppelkolben massiv. Das Primärvolumen dieses Doppelzylinders besteht darin, dass der Doppelkolben "in das Sekundärvolumen hinein" verdrängt wird. Dieser Doppelzylinder hat ein Übersetzungsverhältnis von 1 :1.

Grundsätzlich ist bei allen Ausgestaltungen sowohl die Verwendung eines Doppelzylinders entsprechend der Darstellung der Figur 3 möglich als auch entsprechend den Erläuterungen im Zusammenhang mit der Figur 7.

Figur 8 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Anordnung von zehn zusammenwirkenden Zylindern 801 , 802, 803, 804, 805 sowie 806, 807, 808, 809, 810, die in zwei Gruppen (801 , 802, 803, 804, 805 == Gruppe 1 ; 806, 807, 808, 809, 810 == Gruppe 2) zu jeweils fünf Zylindern mit jeweils einem Doppelkolben je Gruppe Zusammenwirken, mit einer anderen Konstruktion des Doppelkolbens gegenüber der Darstellung der Figur 6.

Die Doppelkolben 812 und 813 sind der Stammleitung 811 zugeordnet, die mit den Zylindern 801 , 802, 803, 804 und 805 verbunden ist.

Die Doppelkolben 814 und 815 sind mit einer Stammleitung 901 verbunden, die mit den Zylindern 806, 807, 808, 809 und 810 verbunden ist. Die Stammleitung 901 ist in der Darstellung der Figur 8 durch die Stammleitung 811 verdeckt.

Figur 9 zeigt die Anordnung nach Figur 8 in einer Draufsicht von oben. In dieser Darstellung ist auch die Stammleitung 901 zu sehen.