DE4209040A1

DE4209040A1 - Continuous fluid displacement pump with linear motor-generator - converts electric power into kinetic energy of revolving piston exerting fluid pressure on generator secondary slider

Info

Publication number: DE4209040A1
Application number: DE19924209040
Authority: DE
Inventors: Patrice Weiss; Dominik Surek
Original assignee: Patrice Weiss; Dominik Surek
Current assignee: WEISS, PATRICE, 06118 HALLE, DE
Priority date: 1992-03-20
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1992-08-20

Abstract

A working piston (2) of Al, Cu or Fe revolving in an endless circular nonmagnetic tube (1) serves as the secondary part of a tubular linear motor (3). The working liq. or gas enters and leaves through ports (4, 5) flanking the slider (6) of a linear generator (8) activated by a sensor (7) of passage of the piston (2). Loss of fluid through the inlet port (4) is prevent by closure of valves (10, 11). ADVANTAGE - Mechanical complexity is reduced and efficiency increased in a hermetically enclosed machine requiring no shaft seals, and working at speeds independent of mechanical transmission and bearing elements.

Description

1.1. title

Stetig arbeitende Verdrängerpumpe für Flüssigkeiten und Gase mit Linearmotor und Kraftmaschine, Gasmotor und Wasserkraftmaschine mit Lineargenerator in einer kreisringförmigen oder anderen geometrischen Anordnung mit je einem oder mehreren Druck- und Saugstutzen versehen.Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Provide pressure and suction nozzle.

1.2. Field of application of the invention

Die Erfindung stellt eine Maschine zur Förderung von Flüssigkeiten und Gasen auf dem Verdrängerprinzip und wahlweise eine Kraftmaschine dar. Sie besteht aus einem ringförmig angeordneten, geschlossenen Arbeitsraum mit Ein- und Austrittsöffnungen, den Arbeitskolben und außen angeordneter elektrischer Linearmaschine als Motor bzw. als Generator für die Kraftmaschine und der Steuerung für den Linearmotor, die Arbeitskolben und die Ein- und Austrittsöffnungen und/oder, je nach Ausführungsform, der Steuerung der Schieber. Sie dient zur Förderung von Flüssigkeiten und Gasen im Überdruck- und im Vakuumbereich sowie zur Elektroenergieerzeugung aus Kraftstoffen, verdichteten Gasen und Flüssigkeiten und benötigt außer dem Arbeitskolben keine mechanisch bewegten Bauteile.The invention provides a machine for conveying liquids and gases on the Displacement principle and optionally an engine. It consists of a ring arranged, closed work space with inlet and outlet openings, the Working piston and external electric linear machine as a motor or as Generator for the engine and the controller for the linear motor, the working pistons and the inlet and outlet openings and / or, depending on the embodiment, the controller the slider. It is used to convey liquids and gases in overpressure and Vacuum area and for the generation of electrical energy from fuels, compressed gases and liquids and does not require any mechanically moved pistons other than the working piston Components.

1.3. Characteristic of the known prior art

Es ist bekannt, daß alle Hubkolbenmaschinen sowohl Hubkolbenpumpen, Hubkolbenverdichter, Verbrennungskraftmaschinen mit einem oszillierenden Arbeitskolben und einem Kurbeltriebwerk zur Umformung der oszillierenden Bewegung des Arbeitskolbens in eine rotierende Bewegung arbeiten. Diese Lösung wird sowohl für Pumpen, Verdichter, Vakuumverdichter und Kolbenkraftmaschinen genutzt. It is known that all reciprocating machines are reciprocating pumps, Reciprocating compressors, internal combustion engines with an oscillating working piston and a crank engine for reshaping the oscillating movement of the Working piston in a rotating movement. This solution will work for both Pumps, compressors, vacuum compressors and piston engines are used.

Es ist auch bekannt, daß das Prinzip der Strömungsmaschinen radialer, diagonaler und axialer Bauart sowie die Peripheral- und Seitenkanalmaschinen zur Förderung von Flüssigkeiten und Gasen sowie als Turbinen genutzt werden. Dabei wird bei Pumpen für Flüssigkeiten und Gase die Rotationsenergie der beschaufelten Laufräder durch Strömungsvorgänge an das Fluid und bei Dampf-, Gas- und Wasserturbinen die Energie des Dampfes, Gases oder der Flüssigkeit an das rotierende Laufrad übertragen.It is also known that the principle of turbo machines is radial, diagonal and axial design as well as the peripheral and side channel machines for conveying Liquids and gases as well as turbines can be used. Pumps for Liquids and gases cause the rotational energy of the bladed impellers Flow processes to the fluid and energy for steam, gas and water turbines the steam, gas or liquid to the rotating impeller.

Die Pumpen werden von Elektromotoren oder anderen Kraftmaschinen angetrieben und die Turbinen treiben Elektrogeneratoren oder andere Maschinen an.The pumps are driven by electric motors or other engines and the Turbines drive electrical generators or other machines.

Die bekannten Pumpenaggregate basieren auf einer Kombination von Antriebsmotor und Pumpe derart, daß außer bei hermetisch gekapselten Maschinen beide Komponenten räumlich getrennt voneinander angeordnet sind und die Energie von der Motor- auf die Pumpenwelle übertragen wird, wobei diese Anordnung stets die Dichtung der Antriebswelle erfordert.The known pump units are based on a combination of drive motor and Pump such that both components except for hermetically sealed machines are spatially separated from each other and the energy from the motor to the Pump shaft is transmitted, this arrangement always the seal of the Drive shaft requires.

Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist, daß der Antriebsmotor meist oberflächengekühlt ist. Diese Motoren sind ausgelegt für eine bestimmte Umgebungstemperatur, wobei bei höherer Umgebungstemperatur die abgeforderte Leistung reduziert werden muß.Another disadvantage of this arrangement is that the drive motor mostly is surface cooled. These motors are designed for a specific one Ambient temperature, the required performance at a higher ambient temperature must be reduced.

Bei Verringerung der Fördermenge mit drehzahlgestellten Antrieben ist bei geringen Drehzahlen eine Zwangsbelüftung erforderlich. Dies ist besonders im Ex-Bereich kompliziert und kostenaufwendig.If the flow rate is reduced with speed-controlled drives, the Speeds require forced ventilation. This is particularly in the Ex area complicated and expensive.

1.4. Aim of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der direkten Umwandlung von Elektroenergie in die erforderliche Bewegungsenergie eines Arbeitskolbens mittels Linearmotor zur Verdichtung und Förderung von Gasen oder zur Förderung von Flüssigkeiten bei Pumpen und zur direkten Umwandlung der Bewegungsenergie des Arbeitskolbens in Kraftmaschinen, Gasmotoren und Wasserkraftmaschinen in Elektroenergie mit einem Lineargenerator unter Umgehung des mechanischen Triebwerkes bei Kolbenmaschinen und unter Umgehung der Rotationsbewegung in Strömungsmaschinen. Dadurch werden die Maschinenwirkungsgrade erhöht und der mechanische Bauaufwand der Maschinen gesenkt.The aim of the invention is the direct conversion of electrical energy into the required kinetic energy of a working piston by means of a linear motor for compression and conveying gases or conveying liquids in pumps and for direct conversion of the kinetic energy of the working piston into Engines, gas engines and hydropower machines in electrical energy with one Linear generator bypassing the mechanical engine in piston machines and bypassing the rotational movement in turbomachines. This will make the Machine efficiency increases and the mechanical construction costs of the machines are reduced.

Ein weiteres Ziel ist die generelle hermetisch geschlossene Ausführung dieser Maschinen, die keine Wellendichtungen erfordern und Arbeitsgeschwindigkeiten erreichen, die unabhängig von mechanischen Übertragungs- und Lagerelementen sind.Another goal is the general hermetically sealed design of these machines, that do not require shaft seals and reach operating speeds that are independent of mechanical transmission and storage elements.

1.5. State the nature of the invention

Das Wesen der Erfindung besteht aus einem ringförmigen, endlosen Rohr als Arbeitsraum für Pumpen für Flüssigkeiten und Gase in allen Druckbereichen und für Kraftmaschinen, Gasmotoren und Wasserkraftmaschinen, wobei eine direkte Arbeitsübertragung vom Linearmotor zum Arbeitskolben bei Pumpen für Flüssigkeiten und Gase bzw. vom Arbeitskolben zum Lineargenerator bei Kraftmaschinen mit gesteuerter Arbeitskolbenbewegung in einem hermetisch geschlossenen Arbeitsraum mit Ein- und Austrittsöffnungen stattfindet.The essence of the invention consists of an annular, endless tube as a work space for pumps for liquids and gases in all pressure ranges and for engines, Gas engines and hydropower machines, with a direct transfer of work from Linear motor to the working piston in pumps for liquids and gases or from Working piston to the linear generator in power machines with controlled Piston movement in a hermetically sealed work area with inlet and Outlet openings takes place.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Arbeitskolben in einem ringförmig geschlossenen Raum mit kreisförmiger, quadratischer, rechteckförmiger, elliptischer oder anders geformter Querschnittsfläche dichtend bewegt werden (Fig. 1).According to the invention the object is achieved in that one or more working pistons are moved sealingly in an annularly closed space with a circular, square, rectangular, elliptical or other shaped cross-sectional area ( FIG. 1).

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß um den ringförmig geschlossenen Arbeitsraum, in dem sich ein oder mehrere Arbeitskolben bewegen, eine oder mehrere Elektro-Linearmaschinen ebenfalls kreisförmig angeordnet sind, die für die Pumpe für Flüssigkeiten und Gase als Motor und für die Kraftmaschine als Generator ausgeführt ist und die direkte Umformung der Elektroenergie in die Bewegungsenergie des Arbeitskolbens bei der Pumpe oder umgekehrt bei der Kraftmaschine übernimmt (Fig. 2). Another feature of the invention is that around the annularly closed working space in which one or more working pistons move, one or more electric linear machines are also arranged in a circle, which is the motor for the pump for liquids and gases and the generator for the engine is carried out and takes over the direct conversion of the electrical energy into the kinetic energy of the working piston in the pump or vice versa in the engine ( FIG. 2).

Ein weiteres Merkmal der Maschine ist, daß sie mit oder ohne innerer Verdichtung je nach Erfordernis und Maschinenausführung arbeitet.Another feature of the machine is that it ever with or without internal compression works according to requirements and machine design.

Die innere Verdichtung bei der Pumpe für Gase (Verdichter, Gebläse, Lüfter und Vakuumverdichter) und bei der Kraftmaschine und wird dadurch erreicht, daß der ringförmige Arbeitsraum durch einen oder mehrere Schieber, die durch einen oder mehrere Linearmotoren periodisch gesteuert geschlossen und geöffnet werden, aufgeteilt ist. Wahlweise wird die innere Verdichtung bei Pumpen für Gase (Verdichter, Gebläse, Lüfter und Vakuumverdichter) oder bei Kraftmaschinen durch die Steuerung der Bewegung eines oder mehrerer Arbeitskolben erreicht.The internal compression of the pump for gases (compressors, blowers, fans and Vacuum compressor) and in the engine and is achieved in that the ring-shaped work space through one or more sliders, through one or more Linear motors are periodically controlled closed and opened, is divided. The internal compression of pumps for gases (compressors, blowers, fans and vacuum compressors), or by controlling the movement of an engine or several working pistons reached.

Bei der schieberlosen Ausführung der Pumpe für Gase bzw. der Kraftmaschine wird die innere Verdichtung durch eine äußere Beeinflussung der Stellung mehrerer Arbeitskolben zueinander über die Linearmaschine erreicht.With the slide-free design of the pump for gases or the engine, the internal compression due to an external influence on the position of several working pistons reached each other via the linear machine.

Der kreisförmig am Arbeitsraum angeordnete Linearmotor kann zur Steuerung des ungleichförmigen oder gleichförmigen Bewegungsablaufs gesteuert oder ungesteuert betrieben werden. Ebenso werden die Ein- und Auslaßöffnungen des Arbeitsraumes in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens über angeordnete Ventile gesteuert.The circularly arranged linear motor can be used to control the non-uniform or uniform movement sequence controlled or uncontrolled operate. Likewise, the inlet and outlet openings of the work area in Dependent on the position of the working piston controlled by arranged valves.

1.6. Embodiments

Die Erfindung wird an sechs Ausführungsbeispielen, für die Linearverdrängermaschine (Fig. 1 und 2) mit einem oder zwei Ein- und Austrittsstutzen, für die Pumpe für Flüssigkeiten und Gase ohne innere Verdichtung (Fig. 3), für die Pumpe für Gase mit innerer Verdichtung (Fig. 4), für die Kraftmaschine (Fig. 5), für die schieberlose Ausführung der Maschine (Fig. 6) beschrieben und für die Ausführung einer Maschine mit sich kreuzenden Bewegungstrajektorien der Arbeitskolben (Fig. 7) beschrieben. The invention is based on six embodiments, for the linear displacement machine ( Fig. 1 and 2) with one or two inlet and outlet ports, for the pump for liquids and gases without internal compression ( Fig. 3), for the pump for gases with internal compression ( Fig. 4), for the engine ( Fig. 5), for the slide-free design of the machine ( Fig. 6) and for the execution of a machine with intersecting movement trajectories of the working piston ( Fig. 7).

Fig. 1 Darstellung einer Linearverdrängermaschine mit einem Ein- und Austrittsstutzen, Fig. 1 showing a Linearverdrängermaschine with an inlet and outlet connection,

Fig. 2 Darstellung einer Linearverdrängermaschine mit je zwei Ein- und Austrittsstutzen, Fig. 2 showing a Linearverdrängermaschine with two inlet and outlet nozzles,

Fig. 3 Darstellung einer Pumpe für Flüssigkeiten und Gase ohne innere Verdichtung, und Linearmotor, Fig. 3 showing a pump for liquids and gases without internal compression, and linear motor,

Fig. 4 Darstellung einer Pumpe für Gase ( Verdichter, Gebläse, Lüfter) mit innerer Verdichtung und Linearmotor in ein- oder mehrstufiger oder mehrflutiger Ausführung, Fig. 4 showing a pump for gases (compressor, blower, fan) with internal compression and linear motor in single- or multi-stage or multi-flow design,

Fig. 5 Darstellung einer Kraftmaschine mit Lineargenerator, Fig. 5 showing a combustion engine with a linear generator,

Fig. 6 Darstellung der schieberlosen Maschine, Fig. 6 showing the sliderless machine,

Fig. 7 Darstellung einer Maschine mit sich kreuzenden Bewegungstrajektorien der Arbeitskolben. Fig. 7 representation of a machine with intersecting movement trajectories of the working pistons.

1.6.1 Linear displacement machine with one or two inlet and outlet nozzles ( Fig. 1 and 2)

In einem kreisförmigen, endlosen Rohr (1) (Fig. 1) ist ein Arbeitskolben (2) angeordnet, der gleichzeitig als Sekundärteil des röhrenförmigen Linearmotors (3) dient, der auf das Rohr, bestehend aus einem Material ohne magnetische Eigenschaften gewickelt ist. Der Arbeitskolben besteht aus Material, aus dem Sekundärteile von Linearmotoren gefertigt werden (Aluminium, Kupfer, Zusammensetzung von beiden, aus Eisen o. ä.). Er ist gegebenenfalls bei Maschinen mit nur einem Arbeitskolben oder mehreren versetzt laufenden Arbeitskolben (Fig. 2) als Hohlkörper ausgeführt. Der Durchmesser des Hohlraumes ist so gewählt, daß sich die magnetischen Feldlinien schließen können und die Strombelastung des Sekundärteils im zulässigen Bereich liegt. Die Dichte des Sekundärteils wird so gewählt, daß Unwuchten bei der Bewegung vermieden oder minimiert werden. Das Fördermedium bzw. das Arbeitsgas tritt durch die Eintrittsöffnung (4) in den Arbeitsraum und verläßt diesen durch die Austrittsöffnung (5). Befindet sich der Arbeitskolben vor dem Schieber (6) so gibt der Sensor (7) (beim Asynchron-Linearmotor) bzw. die Steuerung beim Synchron- oder Reluktanz-Linearmotor den Befehl zum Linearmotor (8) mit der Wicklung (9) zur Öffnung des Schiebers (6). Der Arbeitskolben kann den Arbeitsraum im Bereich des Schiebers passieren. Danach wird der Schieber geschlossen. Das Ansaugen aus der Eintrittsöffnung (4) und der Ausstoß durch den Austrittsstutzen (5) erfolgt erneut. Um zu vermeiden, daß beim Passieren des Arbeitskolbens im Absperrschieberbereich ein Teil des Mediums aus dem Saugstutzen (4) herausgedrückt wird, werden die Ein- und Austrittsöffnungen mit Ventilen (10) und (11) versehen.In a circular, endless tube ( 1 ) ( Fig. 1), a working piston ( 2 ) is arranged, which also serves as a secondary part of the tubular linear motor ( 3 ), which is wound on the tube, consisting of a material without magnetic properties. The working piston consists of material from which secondary parts of linear motors are made (aluminum, copper, composition of both, iron or similar). If necessary, it is designed as a hollow body in machines with only one working piston or a plurality of staggered working pistons ( FIG. 2). The diameter of the cavity is selected so that the magnetic field lines can close and the current load of the secondary part is in the permissible range. The density of the secondary part is chosen so that unbalance during movement is avoided or minimized. The pumped medium or the working gas enters the working space through the inlet opening ( 4 ) and leaves it through the outlet opening ( 5 ). If the working piston is in front of the slide ( 6 ), the sensor ( 7 ) (for the asynchronous linear motor) or the control for the synchronous or reluctance linear motor gives the command to the linear motor ( 8 ) with the winding ( 9 ) to open the Slider ( 6 ). The working piston can pass through the working area in the area of the slide. Then the slide is closed. The suction from the inlet opening ( 4 ) and the discharge through the outlet nozzle ( 5 ) takes place again. In order to avoid that part of the medium is pushed out of the suction port ( 4 ) when passing through the working piston in the gate valve area, the inlet and outlet openings are provided with valves ( 10 ) and ( 11 ).

Die Schieber (6) sind gleichzeitig Sekundärteile von Linearmotoren (8). Zur Steuerung der Schieber werden im Arbeitsraum Sensoren (7) angeordnet. Bei der Verwendung von Linear-Synchronmotoren oder Linear-Reluktanzmotoren sind keine Sensoren erforderlich. The slide ( 6 ) are also secondary parts of linear motors ( 8 ). To control the slide, sensors ( 7 ) are arranged in the work area. No sensors are required when using linear synchronous motors or linear reluctance motors.

1.6.2 Design example as a pump for liquids or for gases without internal compression and linear motor ( Fig. 3)

Im ringförmig geschlossenen Arbeitsraum (1) mit je einer oder mehreren Ein- und Austrittsöffnungen (4) und (5) bewegen sich ein oder mehrere Arbeitskolben (2). Die Absperrschieber (6) unterteilen den Arbeitsraum im geschlossenen Zustand in mehrere Teilarbeitsräume (12). Nachdem die Arbeitskolben (2) die Eintrittsstutzen (4) überdecken, öffnen die gesteuerten Ventile (10) der Eintrittsstutzen (4) und die gesteuerten Ventile (11) der Austrittsstutzen (5). Die Arbeitskolben schieben mit der Vorderseite das in den Arbeitsräumen befindliche Fördermedium in die Druckstutzen bei geschlossenen Absperrschiebern (6) aus und saugen auf ihrer Rückseite gleichzeitig Fördermedium aus den Saugstutzen (4) in den Arbeitsraum. Überdecken die Arbeitskolben (2) die Austrittsöffnungen (5) vollständig, werden die Ventile (11) der Austrittsstutzen (5) geschlossen und gleichzeitig die Absperrschieber (6) in Abhängigkeit der Stellung der Arbeitskolben geöffnet. Die Absperrschieber schließen, von den Arbeitskolben (2) und dem Sensor (7) gesteuert.One or more working pistons ( 2 ) move in the annularly closed working space ( 1 ), each with one or more inlet and outlet openings ( 4 ) and ( 5 ). The gate valves ( 6 ) divide the work area into several sub-work areas ( 12 ) when closed. After the working pistons ( 2 ) cover the inlet ports ( 4 ), the controlled valves ( 10 ) of the inlet ports ( 4 ) and the controlled valves ( 11 ) of the outlet ports ( 5 ) open. The front of the working pistons push the medium in the work area into the discharge nozzle when the shut-off valve ( 6 ) is closed and at the same time suck the medium from the suction nozzle ( 4 ) into the work space. If the working pistons ( 2 ) completely cover the outlet openings ( 5 ), the valves ( 11 ) of the outlet ports ( 5 ) are closed and at the same time the gate valves ( 6 ) are opened depending on the position of the working pistons. The gate valves close, controlled by the working piston ( 2 ) and the sensor ( 7 ).

1.6.3 Exemplary embodiment as a pump for gases with internal compression and linear motor in a single or multi-stage or multi-flow design ( Fig. 4)

Der ringförmige, geschlossene Arbeitsraum (1) (Fig. 4) ist durch vier Absperrschieber (6) in vier Teilarbeitsräume (12) mit je einer Ein- (4) und Austrittsöffnung (5) unterteilt. In jedem Teilarbeitsraum (12) arbeitet ein Arbeitskolben (2), der das vom voranlaufenden Arbeitskolben bei geschlossenen Schiebern (6) angesaugte Fördermedium verdichtet und durch die Austrittsöffnung (5) ausschiebt. Dabei wird gleichzeitig auf seiner Rückseite durch den erzeugten Unterdruck aus dem Saugstutzen (4) erneut Fördermedium in den Teilarbeitsraum (12) angesaugt. Dieses angesaugte Fördermedium wird vom nachfolgenden Arbeitskolben verdichtet und ausgeschoben. Die Absperrschieber (6) sind während des Verdichtungs-, Ausschub- und Ansaugvorgangs funktionsbedingt geschlossen und werden nur für die Zeit des Durchgangs der Arbeitskolben von einem zum nachfolgenden Teilarbeitsraum geöffnet. An allen Saug- (4) und Druckstutzen (5) sind Ventile (10 und 11) angeordnet.The ring-shaped, closed working space ( 1 ) ( FIG. 4) is divided into four partial working spaces ( 12 ) by four gate valves ( 6 ), each with an inlet ( 4 ) and an outlet opening ( 5 ). A working piston ( 2 ) works in each partial working space ( 12 ), which compresses the pumped medium sucked in by the preceding working piston when the slide valves ( 6 ) are closed and pushes it out through the outlet opening ( 5 ). At the same time, the back of the pumped medium is drawn into the partial working space ( 12 ) by the vacuum generated from the suction nozzle ( 4 ). This aspirated fluid is compressed and pushed out by the subsequent working piston. The gate valves ( 6 ) are closed due to their function during the compression, extension and suction process and are only opened during the passage of the working pistons from one to the following sub-work area. Valves ( 10 and 11 ) are arranged on all suction ( 4 ) and pressure ports ( 5 ).

Es können zwei bis beliebig viele Absperrschieber angeordnet werden, dadurch wird der Gesamtarbeitsraum in zwei oder beliebig viele Teilarbeitsräume mit je einem Saug- (4) und Druckstutzen (5) unterteilt. Die Maschine mit zwei oder mehreren Teilarbeitsräumen arbeitet mehrflutig auf eine gemeinsame oder getrennte Druckleitungen. Die Mehrstufigkeit der Maschine von zwei bis beliebig vielen Stufen, entsprechend der Zahl der Teilarbeitsräume (12) wird dadurch erreicht, daß der Druckstutzen des vorhergehenden Teilarbeitsraumes (1. Stufe) mit dem Saugstutzen des nachfolgenden Teilarbeitsraumes (2. Stufe) verbunden wird, in den das bereits vorverdichtete Fördermedium einströmt und weiterverdichtet wird. Two to any number of gate valves can be arranged, which divides the entire work area into two or any number of sub-work areas, each with a suction ( 4 ) and pressure connection ( 5 ). The machine with two or more sub-work rooms works on several channels on a common or separate pressure line. The multi-stage of the machine from two to any number of stages, corresponding to the number of sub-work rooms ( 12 ) is achieved by connecting the pressure port of the previous sub-work room (1st stage) with the suction port of the subsequent sub-work room (2nd stage) in the already pre-compressed fluid flows in and is further compressed.

1.6.4 Embodiment as an engine ( FIG. 5)

Im ringförmig geschlossenen Arbeitsraum (1) mit mindestens je zwei Ein- und Austrittsöffnungen (4) und (5) bewegen sich ein oder mehrere Arbeitskolben (2). Der Lineargenerator (3) ist entlang dem Arbeitsraum (1) angeordnet. Die Absperrschieber (6) sind geschlossen. Nachdem der Arbeitskolben (2) den Eintrittsstutzen (4) überdeckt, öffnet das gesteuerte Ventil des Eintrittsstutzens und das gesteuerte Ventil des Austrittsstutzens (5). Der Arbeitskolben (2) schiebt das im Arbeitsraum befindliche Verbrennungsgas im Austrittsstutzen aus und saugt gleichzeitig Verbrennungsluft oder ein anderes Arbeitsmedium auf der Rückseite aus dem Eintrittsstutzen (4) an. Nach Passieren des Arbeitskolbens an der Zündkerze schließt das Eintrittsventil (10) und das Gas oder Gasgemisch wird gezündet. Der Arbeitskolben wird bewegt und gibt im Lineargenerator (3) seine Bewegungsenergie ab. Überdeckt der Arbeitskolben die Austrittsöffnung (5), schließt das Austrittsventil (11) und der Absperrschieber (6) öffnet, bis der Arbeitskolben den Schieberraum verlassen hat und schließt danach wieder. Das Einströmen des Gases kann allein durch die Saugwirkung des Arbeitskolbens oder durch ein Ladegebläse, das im Saugstutzen angeordnet ist, erfolgen. One or more working pistons ( 2 ) move in the annularly closed working space ( 1 ) with at least two inlet and outlet openings ( 4 ) and ( 5 ). The linear generator ( 3 ) is arranged along the working space ( 1 ). The gate valves ( 6 ) are closed. After the working piston ( 2 ) covers the inlet connector ( 4 ), the controlled valve of the inlet connector and the controlled valve of the outlet connector ( 5 ) open. The working piston ( 2 ) pushes the combustion gas in the work area out of the outlet port and at the same time draws combustion air or another working medium from the back of the inlet port ( 4 ). After passing the working piston on the spark plug, the inlet valve ( 10 ) closes and the gas or gas mixture is ignited. The working piston is moved and releases its kinetic energy in the linear generator ( 3 ). If the working piston covers the outlet opening ( 5 ), the outlet valve ( 11 ) closes and the gate valve ( 6 ) opens until the working piston has left the slide chamber and then closes again. The inflow of the gas can take place solely through the suction effect of the working piston or through a charging fan which is arranged in the suction nozzle.

1.6.5 Embodiment as a slide-free multi-piston machine, as a multi-flow or multi-stage version ( Fig. 6)

Im ringförmig angeordneten Arbeitsraum (1) ohne Arbeitsschieber arbeiten mindestens drei oder beliebig viele Arbeitskolben (2) entsprechend der Zahl der gewünschten Teilarbeitsräume. Die Wicklung der Linearmaschine (3) ist so sektioniert und/oder wird durch unterschiedliche Maßnahmen so gesteuert, daß die Arbeitskolben (2) schneller oder langsamer bewegt werden. Dadurch wird die Eintrittsöffnung (4) von einem verzögert bewegten Arbeitskolben (2) während einer bestimmten Zeit geschlossen gehalten. Die zugehörige Austrittsöffnung (5) des Teilarbeitsraumes ist für das Ausschieben des Fördermediums durch den nachfolgenden Arbeitskolben, der sich dem ersten mit höherer Geschwindigkeit nähert, geöffnet oder bei innerer Verdichtung durch ein Ventil an der Austrittsöffnung für die Zeit der inneren Verdichtung geschlossen. Der voranlaufende Arbeitskolben (2) bildet während der Abdeckung der Eintrittsöffnung (4) den Schieber zur Teilarbeitsraumbegrenzung für den nachfolgenden Arbeitskolben. Verschließt der nachfolgende Arbeitskolben die Austrittsöffnung, wird er elektrisch gebremst und gleichzeitig der voranlaufende Arbeitskolben vom Linearmotor beschleunigt. Dabei erfolgt die Verdichtung und der Ausschub des Fördermediums und auf der Rückseite des Arbeitskolbens gleichzeitig das erneute Ansaugen. Der dritte Arbeitskolben, der die voranliegende Eintrittsöffnung verschließt, begrenzt dabei den Teilarbeitsraum. At least three or any number of working pistons ( 2 ) work in the ring-shaped working space ( 1 ) without a working slide, corresponding to the number of desired partial working spaces. The winding of the linear machine ( 3 ) is sectioned and / or is controlled by different measures so that the working pistons ( 2 ) are moved faster or slower. As a result, the inlet opening ( 4 ) is kept closed for a certain time by a working piston ( 2 ) which is moved with a delay. The associated outlet opening ( 5 ) of the partial working space is open for pushing out the medium through the subsequent working piston, which approaches the first one at a higher speed, or is closed for internal compression by a valve at the outlet opening for the time of the internal compression. The preceding working piston ( 2 ) forms the slide for the partial working space limitation for the following working piston while covering the inlet opening ( 4 ). If the subsequent working piston closes the outlet opening, it is braked electrically and at the same time the leading working piston is accelerated by the linear motor. This involves compression and ejection of the pumped medium and simultaneous suction on the rear of the working piston. The third working piston, which closes the inlet opening in front, delimits the partial working space.

1.6.6. Embodiment as a machine with intersecting Movement trajectories of the working pistons

Zwei kreisförmige, endlose Rohre (1) sind als Arbeitsräume in einer Ebene oder in einer räumlichen Zuordnung zueinander so angeordnet, daß sich die Bewegungstrajektorien der Arbeitskolben der beiden Arbeitsräume mindestens einmal schneiden. Die Arbeitskolben (2) bewegen sich in ihren Arbeitsräumen so, daß das Fördermedium wahlweise durch eine oder beide Austrittsöffnungen (5) ausgeschoben und gleichzeitig das Fördermedium durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen (4) angesaugt wird. Die Ein- und Austrittsöffnungen der Arbeitsräume werden durch gesteuerte Ventile (10 und 11) so gesteuert, daß die Arbeitsräume auf getrennte oder gemeinsame Austrittsöffnungen arbeiten.Two circular, endless tubes ( 1 ) are arranged as work spaces in one plane or in a spatial association with one another such that the movement trajectories of the work pistons of the two work spaces intersect at least once. The working pistons ( 2 ) move in their working spaces in such a way that the medium is either pushed out through one or both outlet openings ( 5 ) and at the same time the medium is sucked in through one or more inlet openings ( 4 ). The inlet and outlet openings of the work spaces are controlled by controlled valves ( 10 and 11 ) so that the work spaces work on separate or common outlet openings.

Durch gleich- oder gegensinnig gerichtete Bewegungen der Arbeitskolben werden die Betriebsarten der Maschine bestimmt.The movements of the working pistons are directed in the same or opposite directions Operating modes of the machine determined.

Bezeichnung der ZeichnungspositionenName of the drawing positions

1 Arbeitsraum
2 Arbeitskolben
3 Linearmotor bzw. -generator
4 Eintrittsöffnung
5 Austrittsöffnung
6 Absperrschieber
7 Sensor
8 Schieber-Linearmotor
9 Wicklung des Schieber-Linearmotors
10 gesteuertes Ventil der Eintrittsöffnung
11 gesteuertes Ventil der Austrittsöffnung
12 Teilarbeitsraum
13 Zündkerze 1 work room
2 working pistons
3 linear motor or generator
4 entry opening
5 outlet opening
6 gate valves
7 sensor
8 slide linear motor
9 Winding of the linear actuator
10 controlled valve of the inlet opening
11 controlled valve of the outlet opening
12 part workspace
13 spark plug

Claims

1.) Constantly working displacement pump for liquids and gases with a linear motor and engine, gas engine and water machine with a linear generator m provided with an annular or other geometric arrangement, each with one or more suction and pressure ports, characterized in that the secondary part of the linear motor simultaneously the piston of the Machine represents, wherein the working piston moves through the circular or other geometric arrangement of the working space in the energy conversion in only one direction, but the direction of movement of the working piston can be changed by reversing.

2.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and discharge nozzle provided according to claim (1), characterized by that the circular or otherwise shaped, endless work space with one circular, square, rectangular, elliptical or other shaped Cross section is executed.

3.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-2, characterized by that the working machine (pump, compressor, blower, fan or vacuum pump) is completely hermetically sealed because there are no moving parts out of the machine be brought out.

4.) Constantly working displacement pump for liquids and gases with a linear motor and engine, gas engine and hydroelectric machine with a linear generator in a circular or other geometric arrangement, each with one or more suction and pressure ports according to claims 1-3, characterized in that one or more Sliders are arranged between the suction and outlet openings, which in turn are specially shaped secondary parts of the linear valve motors ( FIG. 1, item 6), the number of pistons and slide valves being able to vary (e.g. a piston-a slide valve, one piston - two spools, two pistons - one spool, etc.).

5.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-4, characterized by that unbalance can be avoided by special arrangements of the working pistons.

6.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-5, characterized by that with an odd number of working pistons or an asymmetrical one Arrangement of the working pistons (with respect to the center of the circular ring of the Work area) with regard to imbalances to be avoided, these as hollow bodies are executed.

7.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-6, characterized by that to avoid pressure surges in the work area, the working piston or / and the sliders are not arranged symmetrically.

8.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-7, characterized by that the slide and / or working pistons in single and multi-piston machines work according to the laws of motion or the slide and / or working piston movements be coordinated so that there are no pressure surges in the work area.

9.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-8, characterized by that the working piston (s) is / are provided with special piston sealing rings or have a special design, so that the machine either reluctance or Has synchronous machine properties.

10.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-9, characterized by that the winding of the linear motor is divided into sections, the connections are brought out individually so that the different winding sections can be controlled differently, thereby creating sections under which there is no secondary part depending on the thermal requirements. Furthermore, at Use of one or more working pistons in asynchronous, reluctance or Synchronous design achieved different piston speeds for each working piston will.

11.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-10, characterized by that with asymmetrical slide and / or working piston arrangement the winding is divided into parts with different pole pitch and / or number of pole pairs and / or so can be controlled that different paths between the slides in the same Time.

12.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-11, characterized by that the winding is sectioned in a slide-free multi-piston machine and the slide function is simulated by the working piston, in such a way that a Working piston is electrically fixed and thereby closes an inlet opening that previously lying discharge opening but can be free, and thus for the second piston, the nourishes the first, forms a slider.

13.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-12, characterized by that the zone between the intake and Ejection opening and / or the control algorithm are designed so that the incoming pistons through the compressed medium the originally braked Pushes the piston and only then comes to a standstill.

14.) Constantly working positive displacement pump for liquids and gases with linear motor and Engine, gas engine and hydroelectric machine with linear generator in one circular or other geometric arrangement, each with one or more Suction and pressure ports provided according to claims 1-13, characterized by that the distance between the intake and Ejection openings are dimensioned so that they are not simultaneously from one Pistons can be closed, the winding in different sections Parameters and / or is controlled according to a specific law / and the sliders are eliminated. A fixation of the piston during certain This eliminates periods of time.

15.) Constantly working displacement pump for liquids and gases with a linear motor and engine, gas engine and hydroelectric machine with a linear generator in a circular or other geometrical arrangement, each with one or more suction and pressure ports provided according to claims 1-14, characterized in that several working spaces so are arranged and connected to one another in such a way that they intersect at least once in a plane or in space, in such a way that the movement trajectories of the working pistons intersect at least once.
Depending on the arrangement of the work spaces, arrangement and number of pistons and / or slides, the control / execution of the winding of the machine and the number of crossings of the work spaces, different operating modes can be achieved.