DE102012012823B4

DE102012012823B4 - Device for lifting and / or moving a load and using an expandable solid

Info

Publication number: DE102012012823B4
Application number: DE102012012823.1A
Authority: DE
Inventors: Arno Hahma
Original assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: DE102012012823A1

Abstract

Vorrichtung zum Heben und/oder Bewegen einer Last, umfassend ein Medium (10) und einen das Medium (10) enthaltenden Raum (23) innerhalb der Vorrichtung, der ein variables Volumen aufweist,wobei das Medium (10) ein durch Zufuhr von Wärme in Abhängigkeit von der zugeführten Wärmemenge mindestens um einen Faktor 2 expandierbarer Feststoff ist,wobei eine chemische Bildung eines Gases nicht zum Expandieren des Mediums (10) um den genannten Faktor beiträgt,wobei eine Zunahme eines Volumens des Mediums (10) und damit des variablen Volumens des Raums (23) eine Hubbewegung der Vorrichtung oder eines Elements der Vorrichtung um eine Hubhöhe in einer Hubrichtung bewirkt.A device for lifting and / or moving a load, comprising a medium (10) and a space (23) containing the medium (10) within the device, which has a variable volume, the medium (10) being formed by supplying heat in Dependency on the amount of heat supplied is at least a factor of 2 expandable solid, wherein a chemical formation of a gas does not contribute to the expansion of the medium (10) by the factor mentioned, with an increase in a volume of the medium (10) and thus the variable volume of the Room (23) causes a lifting movement of the device or an element of the device by a lifting height in a lifting direction.

Description

Für Bergungs- und Rettungsarbeiten ist es bekannt, Hubkissen einzusetzen, die durch einen pyrotechnischen Gasgenerator unter Druck gesetzt werden, um beispielsweise eine Last zu heben oder etwas auseinander zu spreizen. Der Gasgenerator ist dabei üblicherweise über eine Rohrleitung mit dem Hubkissen verbunden. Das Hubkissen kann beispielsweise aus Edelstahl gefertigt sein. Der Gasgenerator kann eine Raketentreibladung umfassen. Die davon erzeugten heißen Gase werden dann üblicherweise in eine Druckkammer eingeleitet, in der sich eine Schüttung aus Magnesiumcarbonat befindet. Durch die vom Gas übertragene Hitze setzt das Magnesiumcarbonat CO₂ frei und kühlt dadurch das Gas ab. Nach Passieren von Rückhalte- und Filtersystemen strömt das Gas dann über eine Rohrleitung in das Hubkissen.For salvage and rescue work, it is known to use lifting cushions which are pressurized by a pyrotechnic gas generator, for example to lift a load or spread something apart. The gas generator is usually connected to the lifting cushion via a pipeline. The lifting cushion can be made of stainless steel, for example. The gas generator may include a rocket propellant. The hot gases generated from this are then usually introduced into a pressure chamber in which there is a bed of magnesium carbonate. The magnesium carbonate releases CO ₂ due to the heat transferred by the gas, thereby cooling the gas. After passing through retention and filter systems, the gas then flows through a pipe into the lifting cushion.

Aus der DE 10 2007 062 602 A1 ist ein Hebezeug zum Heben und/oder Bewegen einer Last mit einer Hubvorrichtung, welche zur Umsetzung eines Gasdrucks in eine Hubbewegung ausgebildet ist, bekannt. Dabei ist ein autarker Gasgenerator vorgesehen, welcher zur Erzeugung des Gasdrucks durch Verbrauch eines Treibmediums ausgebildet ist. Die Hubvorrichtung ist als verformbarer Hubkörper ausgebildet, welcher bei dem Übergang von einem Initialzustand in einen Hubzustand in Hubrichtung um eine Hubhöhe expandiert wird.From the DE 10 2007 062 602 A1 is known a hoist for lifting and / or moving a load with a lifting device which is designed to convert a gas pressure into a lifting movement. An autonomous gas generator is provided, which is designed to generate the gas pressure by using a propellant. The lifting device is designed as a deformable lifting body, which is expanded by a lifting height in the lifting direction during the transition from an initial state to a lifting state.

Problematisch bei den bekannten Hubvorrichtungen ist, dass in diesen, insbesondere unter Belastung, ein hoher Gasdruck herrscht, der sich bei einer Materialschwäche oder einer, gerade bei Bergungsarbeiten leicht möglichen, Beschädigung der Hubvorrichtung plötzlich entspannen kann. Dabei können sowohl durch die damit einhergehende Druckwelle oder mitgerissenes Material aus der Hubvorrichtung als auch durch die plötzlich nachlassende Hub- oder Spreizwirkung große Schäden an Material und Personen entstehen. Weiterhin kann das Gas und auch die damit betriebene Hubvorrichtung eine Temperatur von über 400°C aufweisen. Dies stellt eine weitere Gefahr für Personen dar.The problem with the known lifting devices is that there is a high gas pressure in them, particularly under load, which can suddenly relax in the event of material weakness or damage to the lifting device that is easily possible, particularly during rescue work. This can result in large damage to material and people due to the accompanying pressure wave or entrained material from the lifting device as well as the suddenly decreasing lifting or spreading effect. Furthermore, the gas and also the lifting device operated therewith can have a temperature of over 400 ° C. This poses another danger to people.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Heben und/oder Bewegen einer Last anzugeben, die im Gebrauch sicherer ist, als die bekannten Hubvorrichtungen. Weiterhin soll eine Verwendung zum Heben und/oder Bewegen einer Last angegeben werden.The object of the present invention is to provide a device for lifting and / or moving a load which is safer to use than the known lifting devices. Furthermore, a use for lifting and / or moving a load is to be specified.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 14 sowie 16 und 17.The object is solved by the features of claims 1 and 15. Appropriate configurations result from the features of claims 2 to 14 and 16 and 17.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Heben und/oder Bewegen einer Last vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst ein Medium und einen das Medium enthaltenden Raum innerhalb der Vorrichtung. Der Raum weist ein variables Volumen auf. Das Medium ist dabei ein durch Zufuhr von Wärme in Abhängigkeit von der zugeführten Wärmemenge mindestens um einen Faktor 2 expandierbarer Feststoff, wobei eine chemische Bildung eines Gases nicht zum Expandieren des Mediums um den genannten Faktor beiträgt. Dabei bewirkt eine Zunahme eines Volumens des Mediums und damit des variablen Volumens des Raums eine Hubbewegung der Vorrichtung oder eines Elements der Vorrichtung um eine Hubhöhe in einer Hubrichtung. Der Raum kann beispielsweise ein auf einer Seite geschlossener Zylinder sein, dessen Volumen dadurch variabel ist, dass die andere Seite mit einem beweglichen Stempel verschlossen ist. Eine Expansion des Mediums bewirkt eine Zunahme des Volumens und dadurch eine Hubbewegung des Stempels um eine bestimmte Hubhöhe in der durch den Zylinder vorgegebenen Hubrichtung.According to the invention, a device for lifting and / or moving a load is provided. The device comprises a medium and a space containing the medium within the device. The room has a variable volume. The medium is at least one factor due to the supply of heat depending on the amount of heat supplied 2 expandable solid, wherein a chemical formation of a gas does not contribute to the expansion of the medium by the factor mentioned. An increase in a volume of the medium and thus in the variable volume of the space causes a lifting movement of the device or of an element of the device by a lifting height in one lifting direction. The space can be, for example, a cylinder closed on one side, the volume of which is variable in that the other side is closed with a movable stamp. An expansion of the medium causes an increase in volume and thereby a stroke movement of the plunger by a certain stroke height in the stroke direction specified by the cylinder.

Dadurch, dass es sich bei dem Medium um einen Feststoff handelt, dessen Volumen in Abhängigkeit von der zugeführten Wärmemenge zunimmt, ist darin keine große explosionsartig freisetzbare Energiemenge gespeichert. Eine Beschädigung der Vorrichtung ist daher verhältnismäßig ungefährlich.Because the medium is a solid, the volume of which increases as a function of the amount of heat supplied, it does not store a large amount of explosively releasable energy. Damage to the device is therefore relatively harmless.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Vorrichtung sehr einfach aufgebaut sein kann und keine Rohrleitungen wie beim Vorsehen eines externen Gaserzeugers erforderlich sind. Weiterhin hat es sich gezeigt, dass zur Durchführung derselben mechanischen Arbeit mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung weniger thermische Energie erforderlich ist, als mittels einer entsprechenden Vorrichtung, bei welcher die mechanische Arbeit durch die chemische Bildung eines Gases bewirkt wird.Another advantage is that the device can be constructed very simply and no pipelines are required, as is the case when an external gas generator is provided. Furthermore, it has been shown that less thermal energy is required to carry out the same mechanical work using the device according to the invention than using a corresponding device in which the mechanical work is brought about by the chemical formation of a gas.

Die Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist einfacher als die bekannter Hubkissen mit einem externen Gaserzeuger, weil nur die Vorrichtung an sich erforderlich ist, kein Gaserzeuger mit der Vorrichtung verbunden werden muss und, beispielsweise bei Bergungsarbeiten, keine Rücksicht auf das Verlegen einer Gasleitung genommen werden muss. Die gebrauchte erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach zu entsorgen, weil die expandierbaren Feststoffe in der Regel Materialien darstellen, die eine einfache Entsorgung im Restmüll erlauben. Weiterhin besteht kein Wartungsbedarf, wie bei dem bekannten Gasgenerator, der nach Gebrauch entleert, gereinigt und wieder aufgeladen werden kann. Giftige Nebenprodukte oder andere gesundheits- oder umweltschädliche Produkte entstehen bei Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Allgemeinen nicht. Weiterhin ist die Hubbewegung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung häufig reversibel. So kann der Hubprozess, z. B. bei Vorsehen einer Zufuhr von Wärme von außerhalb der Vorrichtung, mehrfach wiederholt werden. Dazu muss der Feststoff nach der Hubbewegung und einem Abkühlen wieder zusammengedrückt werden.The operation of the device according to the invention is simpler than the known lifting bags with an external gas generator, because only the device itself is required, no gas generator has to be connected to the device and, for example during salvage work, no consideration has to be given to the laying of a gas line. The used device according to the invention is easy to dispose of, because the expandable solids generally represent materials that allow easy disposal in the residual waste. Furthermore, there is no need for maintenance, as in the known gas generator, which can be emptied, cleaned and recharged after use. Toxic by-products or other products that are harmful to health or the environment generally do not arise when the device according to the invention is used. Furthermore, the lifting movement at The device according to the invention is frequently reversible. So the lifting process, e.g. B. with the provision of a supply of heat from outside the device, repeated several times. To do this, the solid must be compressed again after the lifting movement and cooling.

Durch das Fehlen eines externen Gaserzeugers besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung nur aus der Vorrichtung an sich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch kleiner und leichter als das bekannte Hubkissen mit dem Gaserzeuger. Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung kleiner und leichter ausgestaltet sein kann als die bekannte Vorrichtung, können damit höhere Drücke als mit Gas enthaltenden Systemen erzeugt werden. Dabei hängt die Krafterzeugungsrate nur von der Erhitzungsrate ab. Sie kann dadurch gut gesteuert und beispielsweise bei Bedarf unterbrochen und zu einem späteren Zeitpunkt fortgesetzt werden.Due to the lack of an external gas generator, the device according to the invention consists only of the device itself. The device according to the invention is thereby smaller and lighter than the known lifting cushion with the gas generator. Although the device according to the invention can be made smaller and lighter than the known device, it can be used to generate higher pressures than with gas-containing systems. The rate of force generation only depends on the rate of heating. It can thus be well controlled and, for example, interrupted if necessary and continued at a later time.

Durch die integrale Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Aufbau einfach. Für den Transport und die Bedienung der Vorrichtung wird nur eine Person benötigt. Da das Gas bei den gaserzeugenden Systemen beim Einströmen in das Hubkissen üblicherweise eine Temperatur von etwa 400°C aufweist, besteht für damit in Berührung kommende Personen große Hautverbrennungsgefahr. Im Gegensatz dazu ist es ohne Weiteres möglich, die Wände der erfindungsgemäßen Vorrichtung thermisch von dem Medium so zu isolieren, dass die Vorrichtung außen so kalt bleibt, dass dadurch keine Gefahr einer Hautverbrennung besteht.Due to the integral design of the device according to the invention, the structure is simple. Only one person is required to transport and operate the device. Since the gas in the gas-generating systems usually has a temperature of around 400 ° C. when it flows into the lifting cushion, there is a high risk of skin burns for people coming into contact with it. In contrast, it is readily possible to thermally isolate the walls of the device according to the invention from the medium in such a way that the device remains so cold on the outside that there is no risk of skin burns.

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Gefahr einer plötzlichen explosionsartigen Energiefreisetzung besteht, ist es nicht erforderlich, nach dem Gebrauch der Vorrichtung eine Entlastung des Systems vorzunehmen, wie dies bei den mit Gas arbeitenden Hubkissen der Fall ist.Because there is no risk of a sudden explosive release of energy in the device according to the invention, it is not necessary to relieve the system after use of the device, as is the case with gas-operated lifting cushions.

Ein weiterer Nachteil von mit Gasdruck arbeitenden Systemen ist, dass der von diesen Systemen erzeugte Druck bei abnehmender Außentemperatur ebenfalls schnell nachlässt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt das Nachlassen des Drucks mit abnehmender Temperatur erheblich langsamer als bei diesen Systemen.Another disadvantage of systems working with gas pressure is that the pressure generated by these systems also decreases rapidly as the outside temperature decreases. In the device according to the invention, the decrease in pressure with decreasing temperature takes place considerably more slowly than in these systems.

Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Mittel zum Erwärmen des Mediums vorgesehen. Das Mittel zum Erwärmen kann sich dabei außerhalb der Vorrichtung befinden und beispielsweise in Form einer die Vorrichtung von außen erwärmenden, insbesondere elektrischen, Heizung bereitgestellt werden. Das Mittel zum Erwärmen kann aber auch, zumindest teilweise, innerhalb des Raums angeordnet sein. Es kann sich dabei beispielsweise um einen elektrischen Heizwiderstand handeln, der innerhalb des Mediums angeordnet ist.In one embodiment of the device according to the invention, a means for heating the medium is provided. The means for heating can be located outside the device and can be provided, for example, in the form of a heater, in particular electrical, that heats the device from the outside. However, the means for heating can also, at least partially, be arranged within the room. This can be, for example, an electrical heating resistor that is arranged within the medium.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Mittel zum Erwärmen eine pyrotechnische Wirkmasse. Eine pyrotechnische Wirkmasse hat den Vorteil, dass sie, abgesehen von einer Zündeinrichtung zum Zünden der Wirkmasse, ohne weitere technische Hilfsmittel die für die Expansion des Feststoffs erforderliche Wärme bereitstellen kann.In one embodiment of the invention, the means for heating is a pyrotechnic active mass. A pyrotechnic active mass has the advantage that, apart from an ignition device for igniting the active mass, it can provide the heat required for the expansion of the solid without further technical aids.

Die pyrotechnische Wirkmasse sollte kein den Feststoff beim Abbrand der pyrotechnischen Wirkmasse oxidierendes Oxidationsmittel umfassen. Ein solches Oxidationsmittel könnte zur Entstehung von Gas führen, welches dann einen Druck innerhalb der Vorrichtung aufbaut, der eine Gefahr bei einer unbeabsichtigten Zerstörung der Vorrichtung darstellt.The pyrotechnic active composition should not include an oxidizing agent that oxidizes the solid when the pyrotechnic active composition burns up. Such an oxidizing agent could lead to the formation of gas, which then builds up a pressure within the device, which poses a risk in the event of unintentional destruction of the device.

Die pyrotechnische Wirkmasse kann ein Gemisch aus pulverförmigem und/oder granulärem Silizium und/oder mindestens einem pulverförmigem und/oder granulärem Metall, insbesondere Eisen, Magnesium, Aluminium, Zirkonium oder Titan, mit mindestens einem pulverförmigen und/oder granulären Oxidationsmittel für das Silizium oder das Metall, insbesondere ein Perchlorat, insbesondere Kaliumperchlorat, oder ein Metalloxid, insbesondere Bismutoxid oder Kupfer(II)oxid, umfassen. Weiterhin kann ein Korrosionsinhibitor, beispielsweise Kaliumdichromat, in der pyrotechnischen Wirkmasse enthalten sein. Die pyrotechnische Wirkmasse kann vollständig von dem Medium umgeben sein und die Mengen der pyrotechnischen Wirkmasse und des Mediums können so bemessen sein, dass die beim Abbrand der pyrotechnischen Wirkmasse abgegebene Wärme nicht dazu ausreicht, das Medium vollständig zu expandieren. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Vorrichtung beim Umsetzen der pyrotechnischen Wirkmasse außen nicht oder zumindest nicht wesentlich erwärmt. Die Vorrichtung wird dadurch sicherer für die die Vorrichtung handhabenden Personen.The pyrotechnic active composition can be a mixture of powdery and / or granular silicon and / or at least one powdery and / or granular metal, in particular iron, magnesium, aluminum, zirconium or titanium, with at least one powdery and / or granular oxidizing agent for the silicon or the Metal, in particular a perchlorate, in particular potassium perchlorate, or a metal oxide, in particular bismuth oxide or copper (II) oxide. Furthermore, a corrosion inhibitor, for example potassium dichromate, can be contained in the pyrotechnic active composition. The pyrotechnic active composition can be completely surrounded by the medium and the amounts of the pyrotechnic active composition and the medium can be dimensioned such that the heat given off when the pyrotechnic active composition burns up is not sufficient to completely expand the medium. It can thereby be achieved that the device does not heat up or at least does not heat up significantly when the pyrotechnic active mass is converted. This makes the device safer for the people handling the device.

Besonders effizient arbeitet die Vorrichtung, wenn das Medium und das Mittel zum Erwärmen in direktem, eine Wärmeübertragung vom Mittel auf das Medium ermöglichendem Kontakt stehen. Das Medium und das Mittel können dabei jeweils in separaten Bereichen, insbesondere in Form abwechselnd gestapelter Komprimate, insbesondere in Tablettenform, angeordnet sein.The device works particularly efficiently when the medium and the means for heating are in direct contact, which enables heat transfer from the means to the medium. The medium and the agent can each be arranged in separate areas, in particular in the form of alternately stacked compresses, in particular in tablet form.

Der Feststoff kann ein, insbesondere anorganisches, Bindemittel umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann, sofern vorhanden, die pyrotechnische Wirkmasse das Bindemittel oder ein weiteres, insbesondere anorganisches, Bindemittel umfassen. Bei dem anorganischen Bindemittel oder dem weiteren anorganischen Bindemittel kann es sich um Natriumsilikat handeln. Ein anorganisches hat gegenüber einem organischen Bindemittel den Vorteil, dass daraus bei hohen Temperaturen, wie sie z. B. beim Abbrand der pyrotechnischen Wirkmasse entstehen, im Allgemeinen keine Gase entstehen, die einen gefährlichen Druck in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugen können.The solid can comprise a, in particular inorganic, binder. As an alternative or in addition, if present, the pyrotechnic active composition can comprise the binder or a further, in particular inorganic, binder. The inorganic binder or the further inorganic binder can be sodium silicate. An inorganic has opposite an organic binder the advantage that at high temperatures, such as. B. arise during the combustion of the pyrotechnic active mass, generally no gases are generated which can generate a dangerous pressure in the device according to the invention.

Bei dem Medium kann es sich um ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 5, 10, 50, 100, 200 oder 500 expandierbaren Feststoff handeln. Beispielsweise kann der Feststoff ein Blähgrafit oder ein Natriumsilikat sein. Blähgrafit kann durch Zufuhr von Wärme etwa auf das 500-fache seines Ausgangsvolumens expandiert werden. Natriumsilikat kann durch Zufuhr von Wärme etwa auf das 50-fache seines Ausgangsvolumens expandiert werden.The medium can be at least one factor due to the addition of heat 5 . 10 . 50 . 100 . 200 or 500 act expandable solid. For example, the solid can be an expandable graphite or a sodium silicate. Expandable graphite can be expanded to about 500 times its original volume by adding heat. Sodium silicate can be expanded to about 50 times its original volume by adding heat.

Der Raum der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch ein variables Volumen aufweisen, dass er durch mindestens einen beweglichen Kolben oder Stempel begrenzt ist oder zumindest ein Teil einer den Raum begrenzenden Wandung als Balg, insbesondere als Faltenbalg, ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise in Form eines bekannten Hubkissens bzw. Hebekissens ausgebildet sein. Die Wandung des Hubkissens kann dabei aus Metall oder aus einem sonstigen hitzebeständigen Material bestehen.The space of the device according to the invention can have a variable volume in that it is delimited by at least one movable piston or stamp or at least part of a wall delimiting the space is designed as a bellows, in particular as a bellows. The device can be designed, for example, in the form of a known lifting cushion or lifting cushion. The wall of the lifting cushion can consist of metal or some other heat-resistant material.

Der Raum der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Entlüftungsöffnung aufweisen. Dadurch können gegebenenfalls aus dem Medium oder der pyrotechnischen Wirkmasse entstehende Gase entweichen, ohne dass sich innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein für die Sicherheit der Vorrichtung gefährlicher Druck aufbaut.The space of the device according to the invention can have a ventilation opening. As a result, gases which may arise from the medium or the pyrotechnic active composition can escape without a pressure which is dangerous for the safety of the device building up within the device according to the invention.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines durch Zufuhr von Wärme in Abhängigkeit von der zugeführten Wärmemenge mindestens um einen Faktor 2 expandierbaren Feststoffs in einem Raum mit variablem Volumen zum Heben und/oder Bewegen einer Last, wobei eine chemische Bildung eines Gases nicht zum Expandieren des Feststoffs um den genannten Faktor beiträgt. Der Feststoff kann dabei ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 5, 10, 50, 100, 200 oder 500 expandierbarer Feststoff sein. Bei dem Feststoff kann es sich um ein Blähgrafit oder ein Natriumsilikat handeln.Furthermore, the invention relates to the use of at least one factor by supplying heat as a function of the amount of heat supplied 2 expandable solid in a variable volume space for lifting and / or moving a load, wherein chemical formation of a gas does not contribute to the expansion of the solid by the factor mentioned. The solid can be added by adding heat at least by a factor 5 . 10 . 50 . 100 . 200 or 500 expandable solid. The solid can be expanded graphite or sodium silicate.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische räumliche Darstellung des Mediums und des Mittels zum Erwärmen in Form abwechselnd gestapelter Komprimate,
2. eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Hubkissens,
3 eine weitere schematische Schnittdarstellung durch das in 2 dargestellte Hubkissen und
4 eine schematische Schnittdarstellung einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and the drawings. Show it:

1 a schematic spatial representation of the medium and the means for heating in the form of alternately stacked compressed,
2 , 2 shows a schematic sectional illustration through a device according to the invention in the form of a lifting cushion,
3 a further schematic sectional view through the in 2 lifting cushions shown and
4 is a schematic sectional view of an alternative embodiment of the device according to the invention.

Medium-WirkmassenzusammensetzungenMedium-active mass compositions

Beispiel 1:Example 1:

Eine pyrotechnische Wirkmasse wird aus 87,4 Gew.-% Bismutoxid, 1,1 Gew.-% Eisenpulver und 6,5 Gew.-% Siliziumpulver mit 5 Gew.-% Natriumsilikat als Bindemittel gemischt und zu Scheiben gepresst. Der als Medium dienende Feststoff wird aus 90 Gew.-% Blähgrafit, gebunden mit 10 Gew.-% Polychloropren („Makroplast“ der Firma Henkel) gemischt und ebenfalls zu Scheiben gepresst. Diese Scheiben werden abwechselnd mit der pyrotechnischen Wirkmasse zur Medium-Wirkmassenzusammensetzung gestapelt. Das Massenverhältnis der pyrotechnischen Wirkmasse zu dem Blähgrafit beträgt dabei 1:2 zuzüglich eines Überschusses von etwa 20 Gew.-% Blähgrafit.A pyrotechnic active composition is mixed from 87.4% by weight bismuth oxide, 1.1% by weight iron powder and 6.5% by weight silicon powder with 5% by weight sodium silicate as a binder and pressed into disks. The solid serving as a medium is mixed from 90% by weight expanded graphite, bound with 10% by weight polychloroprene ("Makroplast" from Henkel) and also pressed into disks. These disks are alternately stacked with the pyrotechnic active mass to form the medium active mass composition. The mass ratio of the pyrotechnic active mass to the expanded graphite is 1: 2 plus an excess of about 20% by weight expanded graphite.

Beispiel 2:Example 2:

Eine pyrotechnische Wirkmasse wird aus 87,1 Gew.-% Bismutoxid, 7,9 Gew.-% Siliziumpulver und 5 Gew.-% Natriumsilikat als Bindemittel gemischt. Zu dieser Mischung wird Blähgrafit zugesetzt, so dass das Massenverhältnis der pyrotechnischen Wirkmasse zu Blähgrafit 1:2,5 beträgt. Aus dem Gemisch werden Presslinge hergestellt.A pyrotechnic active composition is mixed from 87.1% by weight bismuth oxide, 7.9% by weight silicon powder and 5% by weight sodium silicate as a binder. Expandable graphite is added to this mixture, so that the mass ratio of the pyrotechnic active material to expanded graphite 1 : 2 . 5 is. Pellets are made from the mixture.

Beispiel 3:Example 3:

Eine pyrotechnische Wirkmasse wird aus 80,8 Gew.-% Kupfer(II)oxid, 14,2 Gew.-% Siliziumpulver und 5,0 Gew.-% Natriumsilikat als Bindemittel gemischt. Scheiben aus Blähgrafit werden wie bei Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die Scheiben aus der pyrotechnischen Wirkmasse und dem Blähgrafit werden abwechselnd gestapelt. Das Massenverhältnis von pyrotechnischer Wirkmasse zu Blähgrafit beträgt dabei 1:4.A pyrotechnic active composition is mixed from 80.8% by weight of copper (II) oxide, 14.2% by weight of silicon powder and 5.0% by weight of sodium silicate as a binder. Expandable graphite disks are produced as described in Example 1. The disks made of the pyrotechnic active material and the expanded graphite are stacked alternately. The mass ratio of pyrotechnic active mass to expanded graphite is 1: 4.

Beispiel 4:Example 4:

Eine pyrotechnische Wirkmasse wird aus 80,8 Gew.-% Kupfer(II)oxid, 14,2 Gew.-% Siliziumpulver und 5,0 Gew.-% Natriumsilikat als Bindemittel gemischt. Das Blähgrafit wird mit der so hergestellten Wirkmasse in einem Massenverhältnis der pyrotechnischen Wirkmasse zu Blähgrafit von 1:4 gemischt. Aus dem Gemisch werden Presslinge hergestellt.A pyrotechnic active composition is mixed from 80.8% by weight of copper (II) oxide, 14.2% by weight of silicon powder and 5.0% by weight of sodium silicate as a binder. The expanded graphite is with the active mass produced in a mass ratio of the pyrotechnic active mass to expanded graphite 1 : 4 mixed. Pellets are made from the mixture.

Beispiel 5: Example 5:

Eine pyrotechnische Wirkmasse wird aus 45,6 Gew.-% Kaliumperchlorat, 49,4 Gew.-% Eisenpulver und 4,5 Gew.-% Natriumsilikat als Bindemittel sowie 0,5 Gew.-% Kaliumdichromat als Korrosionsinhibitor gemischt und zu Scheiben gepresst. Scheiben aus Blähgrafit werden wie bei Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die resultierenden Scheiben werden abwechselnd gestapelt. Das resultierende Massenverhältnis von pyrotechnischer Wirkmasse zu Blähgrafit beträgt dabei 1:5.A pyrotechnic active composition is mixed from 45.6% by weight of potassium perchlorate, 49.4% by weight of iron powder and 4.5% by weight of sodium silicate as a binder, and 0.5% by weight of potassium dichromate as a corrosion inhibitor and pressed into disks. Expandable graphite disks are produced as described in Example 1. The resulting slices are stacked alternately. The resulting mass ratio of pyrotechnic active mass to expanded graphite is 1 : 5 ,

Beispiel 6:Example 6:

Eine pyrotechnische Wirkmasse wird aus 45,6 Gew.-% Kaliumperchlorat, 49,4 Gew.-% Eisenpulver, 4,5 Gew.-% Natriumsilikat als Bindemittel und 0,5 Gew.-% Kaliumdichromat als Korrosionsinhibitor gemischt. Das dabei entstehende Granulat wird mit Blähgrafit in einem Massenverhältnis von 1:5 gemischt. Aus der Mischung werden Presslinge hergestellt.A pyrotechnic active composition is mixed from 45.6% by weight of potassium perchlorate, 49.4% by weight of iron powder, 4.5% by weight of sodium silicate as a binder and 0.5% by weight of potassium dichromate as a corrosion inhibitor. The resulting granulate is expanded with expanded graphite in a mass ratio of 1 : 5 mixed. Pellets are made from the mixture.

Räumlicher Aufbau einer Medium-WirkmassenzusammensetzungSpatial structure of a medium-active mass composition

In 1 ist eine Medium-Wirkmassenzusammensetzung 9 in Form eines Stapels aus sechseckigen Tabletten aus dem Medium 10 und aus der pyrotechnischen Wirkmasse 12 schematisch dargestellt. Der Stapel kann an der Zündfläche 14 angezündet werden. Dadurch beginnen die Tabletten aus der pyrotechnischen Wirkmasse 12 an einer Front zu glühen. Die glühende Front pflanzt sich durch den Stapel fort und erhitzt dadurch das Medium 10, welches dabei expandiert.In 1 is a medium active mass composition 9 in the form of a stack of hexagonal tablets from the medium 10 and from the pyrotechnic active mass 12 shown schematically. The stack can be on the ignition surface 14 be lit. This starts the tablets from the pyrotechnic active mass 12 to glow on a front. The glowing front propagates through the stack, heating the medium 10 , which is expanding.

Aufbau einer HubvorrichtungStructure of a lifting device

2 zeigt ein mehrere Stapel der Medium-Wirkmassenzusammensetzung 9, wie sie in 1 dargestellt ist, enthaltendes Hubkissen 16 im Querschnitt entlang der Linie B- B' in 3. Das Hubkissen 16 weist eine Bodenfläche 18 und eine Hubfläche 20 sowie einen gefalteten Balg 22 auf, der eine Hubbewegung der Hubfläche 20 gegenüber der Bodenfläche 18 erlaubt. In dem von dem expandierenden Medium zu füllenden Raum mit variablem Volumen 23 des Hubkissens 16 sind die Stapel der Medium-Wirkmassenzusammensetzung 9 angeordnet, wobei jeweils das Medium 10 an unterster und oberster Position des Stapels angeordnet ist. Die Stapel sind in dem Hubkissen 16 von einer losen Schüttung aus dem Medium 10 umgeben. Diese Schüttung verhindert beim Abbrand der pyrotechnischen Wirkmasse 12 eine Wärmeübertragung auf die Bodenfläche 18, die Hubfläche 20 und den Balg 22 und damit einer Beschädigung dieser Teile sowie eine starke äußere Erwärmung des Hubkissens 16 mit der damit einhergehenden Verletzungsgefahr für damit in Kontakt kommende Personen. 2 shows a multiple stack of the medium-active mass composition 9 as in 1 is shown, containing lifting cushion 16 in cross section along the line B- B ' in 3 , The lifting cushion 16 has a bottom surface 18 and a lifting area 20 as well as a folded bellows 22 on which is a lifting movement of the lifting surface 20 opposite the floor area 18 allowed. In the space to be filled by the expanding medium with variable volume 23 of the lifting cushion 16 are the stacks of the medium active mass composition 9 arranged, each with the medium 10 is arranged at the bottom and top position of the stack. The stacks are in the lifting cushion 16 of a loose fill from the medium 10 surround. This fill prevents the pyrotechnic active mass from burning 12 a heat transfer to the floor surface 18 , the lifting area 20 and the bellows 22 and thus damage to these parts and excessive external heating of the lifting cushion 16 with the associated risk of injury for people coming into contact with it.

3 zeigt das in 2 dargestellte Hubkissen 16 im Schnitt entlang der Linie A-A' in 2. 3 zeigt deutlich, dass die Stapel der Medium-Wirkmassenzusammensetzung 9 sich jeweils an Kontaktflächen 24 berühren. Ausgehend von einer Zündung an der Zündfläche 14 durch einen hier nicht dargestellten Zünder setzt sich der Abbrand der pyrotechnischen Wirkmasse 12 von Stapel zu Stapel fort. Durch die dabei erzeugte Wärme expandiert das Medium 10 und vergrößert dadurch das Volumen des Raums 23. Dabei wird die Hubfläche 20 im Verhältnis zur Bodenfläche 18 unter Straffung des Balgs 22 angehoben. 3 shows that in 2 lifting cushions shown 16 on average along the line A - A ' in 2 , 3 clearly shows that the stack of medium-active mass composition 9 each at contact areas 24 touch. Starting from an ignition on the ignition surface 14 the ignition of the pyrotechnic active mass settles through an igniter (not shown here) 12 from stack to stack. The medium expands due to the heat generated 10 and thereby increases the volume of the room 23 , The stroke area 20 in relation to the floor area 18 while tightening the bellows 22 raised.

4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In ein Rohr 6 aus Edelstahl sind beidseits Kolben bzw. Stempel 8 eingeführt, wobei als Entlüftungsöffnung dienende Spalten 5 zwischen Stempel 8 und Rohr 6 verbleiben. Die beidseits eingeführten Stempel 8 begrenzen einen Raum 23 in einem zur besseren Wärmeübertragung die Verjüngung 7 aufweisenden Teil des Rohrs 6. In dem Raum 23, der durch die Beweglichkeit der Stempel 8 ein variables Volumen aufweist, ist ein Medium 10 in Form eines Blähgrafitpresslings angeordnet. Der Blähgrafitpressling wird von außen mittels einer auf die Verjüngung 7 gerichteten Gasflamme erhitzt. Dabei gegebenenfalls entstehende Gase können durch die Spalten 5 zwischen den Stempel 8 und dem Rohr 6 entweichen. 4 shows an alternative embodiment of the device according to the invention. In a pipe 6 Stainless steel pistons or pistons on both sides 8th introduced, with gaps serving as ventilation opening 5 between stamp 8th and pipe 6 remain. The stamps inserted on both sides 8th delimit a space 23 in one for better heat transfer the taper 7 having part of the tube 6 , In the room 23 by the flexibility of the stamp 8th has a variable volume is a medium 10 arranged in the form of an expanded graphite compact. The expanded graphite compact is pressed from the outside onto the taper 7 directed gas flame heated. Any gases that may be generated can pass through the gaps 5 between the stamp 8th and the pipe 6 escape.

Bei einer Ausführung dieser Vorrichtung mit einem Edelstahlrohr 6 von 3 mm Wandstärke außerhalb der Verjüngung 7, Stempel 8 von 20 mm Durchmesser und 0,2 mm Spalten 5 wurde bei einer Erhitzung an den Stempeln 8 eine maximale Kraft von 20 kN gemessen. Daraus ergibt sich ein Druck von circa 700 bar. Das Edelstahlrohr 6 wurde dabei an der Verjüngung 7 ausgebaucht. Daraus kann geschlossen werden, dass bei Verwendung eines anderen oder anders ausgestalteten Materials zur Bereitstellung des Raums 23 eine noch größere Kraft bzw. ein noch höherer Druck hätte erreicht werden können. Nach dem Abkühlen kann der Blähgrafit wieder zusammengepresst werden. Danach kann die Vorrichtung erneut zur Durchführung einer Hubbewegung durch Zufuhr von Wärme eingesetzt werden.When executing this device with a stainless steel tube 6 of 3 mm wall thickness outside the taper 7 , Stamp 8th of 20 mm diameter and 0.2 mm columns 5 was when the stamps heated up 8th a maximum force of 20 kN was measured. This results in a pressure of around 700 bar. The stainless steel tube 6 was in the process of rejuvenation 7 bulged. From this it can be concluded that when using a different or differently designed material to provide the space 23 an even greater force or pressure could have been achieved. After cooling, the expanded graphite can be pressed together again. The device can then be used again to carry out a lifting movement by supplying heat.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

55: Spaltgap
66: Rohrpipe
77: Verjüngungrejuvenation
88th: Stempel/KolbenStamp / piston
99: Medium-WirkmassenzusammensetzungMedium-active mass composition
1010: Mediummedium
1212: pyrotechnische Wirkmassepyrotechnic active mass
1414: Zündflächeignition surface
1616: Hubvorrichtung/HubkissenLifting / lifting cushion
1818: Bodenflächefloor area
2020: Hubflächelifting surface
2222: Balgbellows
2323: Raumroom
2424: Kontaktflächecontact area

Claims

Vorrichtung zum Heben und/oder Bewegen einer Last, umfassend ein Medium (10) und einen das Medium (10) enthaltenden Raum (23) innerhalb der Vorrichtung, der ein variables Volumen aufweist, wobei das Medium (10) ein durch Zufuhr von Wärme in Abhängigkeit von der zugeführten Wärmemenge mindestens um einen Faktor 2 expandierbarer Feststoff ist, wobei eine chemische Bildung eines Gases nicht zum Expandieren des Mediums (10) um den genannten Faktor beiträgt, wobei eine Zunahme eines Volumens des Mediums (10) und damit des variablen Volumens des Raums (23) eine Hubbewegung der Vorrichtung oder eines Elements der Vorrichtung um eine Hubhöhe in einer Hubrichtung bewirkt.Device for lifting and / or moving a load, comprising a medium (10) and a space (23) containing the medium (10) within the device, which has a variable volume, the medium (10) being a solid which can be expanded by at least a factor of 2 as a function of the amount of heat supplied, chemical formation of a gas does not contribute to the expansion of the medium (10) by the said factor, wherein an increase in a volume of the medium (10) and thus in the variable volume of the space (23) causes a lifting movement of the device or an element of the device by a lifting height in one lifting direction.

Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Mittel zum Erwärmen des Mediums (10) vorgesehen ist.Device after Claim 1 A means for heating the medium (10) is provided.

Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Erwärmen, zumindest teilweise, innerhalb des Raums (23) angeordnet ist.Device after Claim 2 , wherein the means for heating, at least partially, is arranged within the space (23).

Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Mittel zum Erwärmen eine pyrotechnische Wirkmasse (12) ist.Device after Claim 2 or 3 , wherein the means for heating is a pyrotechnic active mass (12).

Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die pyrotechnische Wirkmasse (12) kein den Feststoff beim Abbrand der pyrotechnischen Wirkmasse (12) oxidierendes Oxidationsmittel umfasst.Device after Claim 4 , wherein the pyrotechnic active mass (12) does not comprise an oxidizing agent which oxidizes the solid when the pyrotechnic active mass (12) burns off.

Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die pyrotechnische Wirkmasse (12) ein Gemisch aus pulverförmigem und/oder granulärem Silizium und/oder mindestens einem pulverförmigem und/oder granulärem Metall, insbesondere Eisen, Magnesium, Aluminium, Zirkonium oder Titan, mit mindestens einem pulverförmigen und/oder granulären Oxidationsmittel für das Silizium oder das Metall, insbesondere ein Perchlorat, insbesondere Kaliumperchlorat, oder ein Metalloxid, insbesondere Bismut¬oxid oder Kupfer(II)oxid, umfasst.Device after Claim 4 or 5 , wherein the pyrotechnic active mass (12) is a mixture of powdery and / or granular silicon and / or at least one powdery and / or granular metal, in particular iron, magnesium, aluminum, zirconium or titanium, with at least one powdery and / or granular oxidizing agent for the silicon or the metal, in particular a perchlorate, in particular potassium perchlorate, or a metal oxide, in particular bismuth oxide or copper (II) oxide.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die pyrotechnische Wirkmasse (12) vollständig von dem Medium (10) umgeben ist und die Mengen der pyrotechnischen Wirkmasse (12) und des Mediums (10) so bemessen sind, dass die beim Abbrand der pyrotechnischen Wirkmasse (12) abgegebene Wärme nicht dazu ausreicht, das Medium (10) vollständig zu expandieren.Device according to one of the Claims 4 to 6 , wherein the pyrotechnic active mass (12) is completely surrounded by the medium (10) and the amounts of the pyrotechnic active mass (12) and the medium (10) are dimensioned such that the heat given off when the pyrotechnic active mass (12) is burned up does not do so is sufficient to expand the medium (10) completely.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Medium (10) und das Mittel zum Erwärmen in direktem, eine Wärmeübertragung vom Mittel auf das Medium (10) ermöglichendem Kontakt stehen.Device according to one of the Claims 2 to 7 , wherein the medium (10) and the means for heating are in direct contact, which enables heat transfer from the medium to the medium (10).

Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Medium (10) und das Mittel jeweils in separaten Bereichen, insbesondere in Form abwechselnd gestapelter Komprimate, insbesondere in Tablettenform, angeordnet sind.Device after Claim 8 , wherein the medium (10) and the agent are each arranged in separate areas, in particular in the form of alternately stacked compresses, in particular in tablet form.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feststoff ein, insbesondere anorganisches, Bindemittel, insbesondere Natriumsilikat, und/oder, sofern vorhanden, die pyrotechnische Wirkmasse (12) das Bindemittel oder ein weiteres, insbesondere anorganisches, Bindemittel, insbesondere Natriumsilikat, umfasst.Device according to one of the preceding claims, wherein the solid comprises a, in particular inorganic, binder, in particular sodium silicate, and / or, if present, the pyrotechnic active composition (12) the binder or a further, in particular inorganic, binder, in particular sodium silicate.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Medium (10) ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 5, 10, 50, 100, 200 oder 500 expandierbarer Feststoff ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the medium (10) is an expandable solid by the addition of heat by at least a factor of 5, 10, 50, 100, 200 or 500.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feststoff ein Blähgrafit oder ein Natriumsilikat ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the solid is an expandable graphite or a sodium silicate.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Raum (23) dadurch ein variables Volumen aufweist, dass er durch mindestens einen beweglichen Kolben oder Stempel (8) begrenzt ist oder zumindest ein Teil einer den Raum (23) begrenzenden Wandung als Balg (22), insbesondere als Faltenbalg, ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the space (23) has a variable volume in that it is delimited by at least one movable piston or plunger (8) or at least part of a wall delimiting the space (23) as bellows (22) , in particular as a bellows.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Raum (23) mindestens eine Entlüftungsöffnung aufweist.Device according to one of the preceding claims, wherein the space (23) has at least one ventilation opening.

Verwendung eines durch Zufuhr von Wärme in Abhängigkeit von der zugeführten Wärmemenge mindestens um einen Faktor 2 expandierbaren Feststoffs in einem Raum (23) mit variablem Volumen zum Heben und/oder Bewegen einer Last, wobei eine chemische Bildung eines Gases nicht zum Expandieren des Feststoffs um den genannten Faktor beiträgt.Use of a solid which can be expanded by at least a factor of 2, depending on the amount of heat supplied, in a variable volume space (23) for lifting and / or moving a load, chemical formation of a gas not for expanding the solid around the contributes mentioned factor.

Verwendung nach Anspruch 15, wobei der Feststoff ein durch Zufuhr von Wärme mindestens um einen Faktor 5, 10, 50, 100, 200 oder 500 expandierbarer Feststoff ist.Use after Claim 15 wherein the solid is at least around by applying heat is a factor of 5, 10, 50, 100, 200 or 500 expandable solid.

Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Feststoff ein Blähgrafit oder ein Natriumsilikat ist.Use after Claim 15 or 16 , the solid being an expandable graphite or a sodium silicate.