Gasexpansionsmotor

Ein Gasexpansionsmotor ist eine Antriebsmaschine, die mit komprimiertem (zusammengepresstem) Gas (auch Druckluft) betrieben wird.

Druckluft-Lokomotive am Portal des Bergbaumuseums in Bochum

Der Arbeitsablauf einer Kolbenmaschine entspricht dem eines Dampfmotors. Das Einlassventil öffnet sich und lässt das unter Hochdruck stehende Gas in den Expansionsraum (Zylinder). Nach Schließen des Einlassventils expandiert das Gas bis zum Expansionsendpunkt. Dabei nimmt das Gas Wärmeenergie aus der Umgebung auf. Das Gas strömt durch das Auslassventil mit dem erforderlichen Restdruck aus. Der Motor kann als einfach wirkende Kolbenmaschine sowie als doppelt wirkende Maschine ausgeführt werden. Im niedrigen Leistungsbereich kommen jedoch auch Rotationskolben u.ä. zur Ausführung.

Die vom Gasexpansionsmotor abgegebene mechanische Arbeit entstammt im adiabaten Entspannungsfall integral aus der im Gas gespeicherten Enthalpie. Bei isothermer Entspannung steigt die abgegebene mechanische Arbeit um die aufgenommene Exergie.

Eine weitere Möglichkeit, die im Druckgas innewohnende Entropie in Drehbewegung umzuformen, bietet der Lamellenmotor.

Ab dem Ende des 19. Jahrhunderts wurden Gasexpansionsmotoren gebaut, die mit Kohlendioxid aus Druckflaschen betrieben wurden. Mit diesen so genannten „Kohlensäuremotoren“ wurden beispielsweise Drehleitern bewegt ^[1] und Otto Lilienthal experimentierte mit ihnen als Antrieb für seine Fluggeräte ^[2].

Gasexpansionsmotoren lassen sich als Druckregler einsetzen. Der Einsatzbereich für große Gasexpansionsmotoren (>5 kW) ist die Energierückgewinnung bei der Gasentnahme aus Gaspipelines.

Häufigster Einsatz ist der von kleinen Gasexpansionsmotoren, die mit Druckluft betrieben werden und handgeführte Werkzeuge antreiben. Auch relativ häufig ist der Einsatz von Freikolbenmaschinen, die als Pumpe arbeiten.

Im Prinzip lässt sich der Gasexpansionsmotor auch als Fahrzeugantriebsquelle nutzen, jedoch war in der Vergangenheit die in Druckbehältern mitzuführende Entropiemenge so klein und der Gesamtwirkungsgrad so gering, dass der Einsatz nicht wirtschaftlich war. Nur für Torpedos waren lange Zeit Druckluftmotoren als Antrieb im Gebrauch.

Von den 1990er Jahren bis etwa zum Jahr 2002 gab es Projekte und Ankündigungen, dass es ein serienreifes Fahrzeug mit Luftantrieb geben soll, das Aircar bzw. Druckluftauto. Diese Ankündigungen wurden jetzt durch eine in Luxemburg ansässige französische Firma erneuert, die ankündigt, ab dem Jahre 2009 den sogenannten OneCat produzieren zu wollen. Die Ankündigung wurde nicht umgesetzt.^[3]

Literatur

• Walter Gere: Pressluftmotore. Reihe: Wie baue ich mir selbst? 132. Hermann Beyer, Leipzig, 2. Aufl. 1924 (mit Ill.)

Siehe auch

• Heißluftmotor
• Druckluftauto
• Pressluftlokomotive
• Gasturbine (Rotation ohne Kolben)

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.fwnetz.de/2008/04/19/von-der-handzug-zur-hightechleiter/ Drehleitern im Lauf der Geschichte
2. ↑ http://www.mtu.de/de/technologies/engineering_news/development/Nitsch_Lilienthals_Flugzeuge.pdf Lilienthals Flugzeuge (PDF)
3. ↑ Tagesschau.de vom 3. Januar 2008 (nicht mehr online verfügbar)

Weblinks

• The rotary piston array machine
• Der Luftmotor
• Nichts als Luft im Tank (nicht mehr online verfügbar)