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Title:
APPARATUS FOR COMPRESSING GASES OR PUMPING LIQUIDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/215012
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus (100) for compressing gases or pumping liquids, having a hollow cylinder (110), which has, in the region of each of the two opposite inner front faces (111 and 112) thereof, an opening (113 and 114) for intake of a working gas into the hollow cylinder (110) and for outlet of the working gas out of the hollow cylinder (110), wherein weight reduction with improved efficiency compared to conventional apparatuses is achieved in that, in the interior of the hollow cylinder (110), a magnetizable piston (120) is mounted in a reciprocating manner and there are apparatuses (130) generating magnetic alternating fields in order to effect an oscillating movement of the piston (120) along a central axis (115) of the hollow cylinder (110).

Inventors:
ROMMEL, Patrick (Schlosspark 12, Achstetten, 88480, DE)
Application Number:
DE2018/100372
Publication Date:
November 29, 2018
Filing Date:
April 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROMMEL, Patrick (Schlosspark 12, Achstetten, 88480, DE)
International Classes:
F04B17/04; F04B35/04
Domestic Patent References:
WO2000063556A12000-10-26
Foreign References:
US20090191073A12009-07-30
DE4129018A11993-03-04
US5203172A1993-04-20
DE4239935A11994-03-17
JPS6053680A1985-03-27
EP0566959A11993-10-27
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (100) zum Verdichten von Gasen oder Pumpen von Flüssigkeiten, mit einem Hohlzylinder (110), der im Bereich seiner beiden sich gegenüberstehenden inneren Stirnflächen (111, 112) mit jeweils einer Öffnung (113, 114) zum Einlass eines Arbeitsgases in den Hohlzylinder

(110) und zum Auslassen des Arbeitsgases aus dem Hohlzylinder (110) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Hohlzylinders (110) ein magnet isierbarer Kolben (120) reziprozierbar gelagert ist und magnetische Wechselfelder erzeugende Einrichtungen

(130) vorgesehen sind, um eine Schwingbewegung des Kolbens

(120) entlang einer zentralen Achse (115) des Hohlzylinders

(110) zu bewirken.

2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (121, 122) des Kolbens (120) parallel zur einer jeweils benachbarten inneren Stirnfläche (111, 112) des Hohlzylinders (110) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Wechselfelder ausgelegt sind, um eine bis an die jeweiligen inneren Stirnflächen (111, 112) angrenzende Schwingbewegung des Kolbens (120) zu verursachen.

4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Wechselfelder ausgelegt sind, um eine harmonische Schwingbewegung des Kolbens (120) zu verursachen.

5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich jeder der Öffnungen (113, 114) in den sich gegenüberstehenden Stirnflächen (111, 112) des Hohlzylinders (110) zwei Ventile (141, 142) angeordnet sind, wobei ein erstes Ventil (141) öffnet, um ein Arbeitsgas aus einem Speicher (150) in das Innere des Hohlzylinders (110) zu leiten und schließt, um ein Eindringen von komprimiertem Arbeitsgas aus dem Hohlzylinder (110) zu verhindern, und ein zweites Ventil (142) öffnet, um ein Arbeitsgas aus dem Inneren des Hohlzylinders (110) in einen Druckbehälter (160) zu leiten und schließt, um ein Entweichen von komprimiertem Arbeitsgas aus dem Druckbehälter (160) zu verhindern.

6. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetisierbare Kolben

(120) von einem Permanentmagneten gebildet ist, und die magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen (130) von jeweils einem in der Nachbarschaft einer Stirnfläche

(111, 112) des Hohlzylinders (110) angeordneten rotierbar gelagerten Permanentmagneten (131, 132) gebildet sind.

7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Rotation um 180° der Permanentmagnete (131, 132) die Längsachsen (133, 133 Λ) der beiden Permanentmagnete (131, 132) aus einer ersten Position, in der die Längsachsen (133, 133 Λ) mutuell kollinear sowie kollinear mit der Längsachse (115) des Hohlzylinders (110) ausgerichtet sind und sich jeweils gleichnamige erste Pole der Permanentmagnete (131, 132) gegenüberstehen, in eine zweite Position überführbar sind, in der die Längsachsen (133, 133 Λ) der beiden Permanentmagnete (131, 132) mutuell parallel und dabei senkrecht zur Längsachse (115) des Hohlzylinders (110) ausgerichtet sind, und von der zweiten Position in eine dritte Position überführbar sind, in der die Längsachsen (133, 133 Λ) der beiden Permanentmagnete (131, 132) wieder mutuell kollinear und kollinear mit der Längsachse (115) des Hohlzylinders (110) ausgerichtet sind und sich jeweils gleichnamige zweite Pole der Permanentmagnete (131, 132) gegenüberstehen .

8. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetisierbare Kolben

(120) von einem Permanentmagneten gebildet ist und die magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen (130) von jeweils einem in der Nachbarschaft einer jeweiligen Stirnfläche (111, 112) des Hohlzylinders (110) innerhalb einer jeweiligen Spule (180, 180 Λ) angeordneten magnetisierbaren Metallkörper (170, 170 Λ) gebildet sind, deren Polarität mittels der von Wechselstrom vorherbestimmter Frequenz und Stärke durchflossenen Spulen

(180, 180 Λ) vorgebbar änderbar ist.

9. Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der die Spulen (180, 180 Λ) durchfließende Wechselstrom vorherbestimmter Frequenz und Stärke ausgelegt ist, um in den beiden Spulen (180. 180 Λ) sich gleichförmig ändernde magnetische Wechselfelder entgegengesetzter Polarität zu erzeugen um in den kollinear angeordneten magnetisierbaren Metallkörpern (170, 170 Λ) sich mutuell gleichförmig ändernde magnetische Felder jeweils entgegengesetzte Polarität zu erzeugen, die den Kolben (120) in Schwingungen vorherbestimmter Frequenz und Amplitude versetzen.

10. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachbarschaft einer jeweiligen Stirnfläche (111, 112) des Hohlzylinders (110) Permanentmagnete (131, 132) mutuell entgegengesetzter Polarität kollinear angeordnet sind und der magnetisierbare Kolben (120) mittels magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen (130) magnetisierbar ist, um eine Schwingbewegung des Kolbens (120) entlang der zentralen Achse (115) des Hohlzylinders (110) zu bewirken.

11. Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen (130) von einer den Hohlzylinder (110) umgebenden Spule (190) gebildet sind, die von einem Wechselstrom vorherbestimmter Frequenz und Stärke durchflössen ist, um in dem aus einem magnetisierbaren Metall hergestellten Kolben (120) ein mit den statischen Feldern der Permanentmagnete (131, 132) zusammenwirkendes magnetisches Wechselfeld zu erzeugen, das den Kolben (120) innerhalb des Hohlzylinders (110) in Schwingungen vorherbestimmter Frequenz und Amplitude versetzt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Hohlzylinder (110) vorgesehen ist.

Description:
VORRICHTUNG ZUM VERDICHTEN VON GASEN ODER PUMPEN VON

FLÜSSIGKEITEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von Gasen oder Pumpen von Flüssigkeiten, mit einem Hohlzylinder, der im Bereich seiner beiden sich gegenüberstehenden inneren Stirnflächen mit jeweils einer Öffnung zum Einlass eines Arbeitsgases in den Hohlzylinder und zum Auslassen des Arbeitsgases aus dem Hohlzylinder versehen ist .

Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um beispielsweise in Form von Kompressoren Luft oder Industriegase zu verdichten. Die bekannten Vorrichtungen weisen indes entweder den Nachteil eines hohen Gewichtes oder eines vergleichbar geringen Wirkungsgrades auf.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Verdichten von Gasen zu schaffen, deren Gewicht bei verbessertem Wirkungsgrad gegenüber den herkömmlichen Vorrichtungen reduziert ist.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Inneren des Hohlzylinders ein magnetisierbarer Kolben reziprozierbar gelagert ist und magnetische Wechselfelder erzeugende Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Schwingbewegung des Kolbens entlang einer zentralen Achse des Hohlzylinders zu bewirken .

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegten Aufgabe wirken.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit Hilfe der Merkmalskombination, dass im Inneren des Hohlzylinders ein magnetisierbarer Kolben reziprozierbar gelagert ist und magnetische Wechselfelder erzeugende Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Schwingbewegung des Kolbens entlang einer zentralen Achse des Hohlzylinders zu bewirken, eine auf einem neuartigen Wirkungsprinzip basierende Gas-Verdichtungs-Vorrichtung geschaffen, mittels derer bei geringem Gewicht hohe Wirkungsgrade erzielbar sind .

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Stirnflächen des Kolbens parallel zur einer jeweils benachbarten inneren Stirnfläche des Hohlzylinders ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die magnetischen Wechselfelder ausgelegt, um bis an die jeweiligen inneren Stirnflächen angrenzende Schwingbewegungen des Kolbens zu verursachen. Die Schwingbewegungen verlaufen darüber hinaus vorzugsweise harmonisch entsprechend einem harmonischen Oszillator.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im Bereich jeder der Öffnungen in den sich gegenüberstehenden Stirnflächen des Hohlzylinders zwei Ventile angeordnet, wobei ein erstes Ventil öffnet, um ein Arbeitsgas aus einem Speicher in das Innere des Hohlzylinders zu leiten und schließt, um ein Eindringen von komprimiertem Arbeitsgas aus dem Hohlzylinder zu verhindern.

Entsprechend obiger Ausführung ist vorgesehen, dass ein zweites Ventil öffnet, um ein Arbeitsgas aus dem Inneren des Hohlzylinders in einen Druckbehälter zu leiten und schließt, um ein Entweichen von komprimiertem Arbeitsgas aus dem Druckbehälter zu verhindern.

Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der magnetisierbare Kolben von einem Permanentmagneten gebildet, und die magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen sind von jeweils einem in der Nachbarschaft einer Stirnfläche des Hohlzylinders angeordneten rotierbar gelagerten Permanentmagneten gebildet.

Bei dieser Ausführungsform sind bei einer Rotation um 180° der Permanentmagnete die Längsachsen der beiden Permanentmagnete aus einer ersten Position, in der die Längsachsen mutuell kollinear sowie kollinear mit der Längsachse des Hohlzylinders ausgerichtet sind und sich jeweils gleichnamige erste Pole der Permanentmagnete gegenüberstehen, in eine zweite Position überführbar, in der die Längsachsen der beiden Permanentmagnete mutuell parallel und dabei senkrecht zur Längsachse des Hohlzylinders ausgerichtet sind, und sind anschließend von der zweiten Position in eine dritte Position überführbar, in der die Längsachsen der beiden Permanentmagnete wieder mutuell kollinear und kollinear mit der Längsachse des Hohlzylinders ausgerichtet sind und sich jeweils gleichnamige zweite Pole der Permanentmagnete gegenüberstehen .

Gemäß einer alternativen wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der magnetisierbare Kolben von einem Permanentmagneten gebildet und die magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen sind von jeweils einem in der Nachbarschaft einer jeweiligen Stirnfläche des Hohlzylinders innerhalb einer jeweiligen Spule angeordneten magnetisierbaren Metallkörper gebildet, deren Polarität mittels der von Wechselstrom vorherbestimmter Frequenz und Stärke durchflossenen Spulen vorgebbar änderbar ist.

Bei dieser Ausführungsform ist der die Spulen durchfließende Wechselstrom vorherbestimmter Frequenz und Stärke ausgelegt, um in den beiden Spulen sich gleichförmig ändernde magnetische Wechselfelder entgegengesetzter Polarität zu erzeugen, um dadurch in den kollinear angeordneten magnetisierbaren Metallkörpern sich mutuell gleichförmig ändernde magnetische Felder jeweils entgegengesetzte Polarität zu erzeugen, die den Kolben in Schwingungen vorherbestimmter Frequenz und Amplitude verset zen .

Gemäß einer weiteren wichtigen alternativen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der Nachbarschaft einer jeweiligen Stirnfläche des Hohlzylinders Permanentmagnete mutuell entgegengesetzter Polarität kollinear angeordnet, wobei der magnetisierbare Kolben mittels magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen magnetisierbar ist, um eine Schwingbewegung des Kolbens entlang der zentralen Achse des Hohlzylinders zu bewirken.

Bei dieser Ausführungsform sind die magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen von einer den Hohlzylinder umgebenden Spule gebildet, die von einem Wechselstrom vorherbestimmter Frequenz und Stärke durchflössen ist, um in dem aus einem magnetisierbaren Metall hergestellten Kolben ein mit den statischen Feldern der Permanentmagnete zusammenwirkendes magnetisches Wechselfeld zu erzeugen, das den Kolben innerhalb des Hohlzylinders in Schwingungen vorherbestimmter Frequenz und Amplitude versetzt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in Form einer Mehrzahl hintereinander angeordneter Hohlzylinder zu einer Batterie aggregiert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigt: Fig.l eine skizzenartige Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht.

Fig.2 eine weitere skizzenartige Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht.

Fig.3 eine weitere skizzenartige Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht.

Die in Figur 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Verdichten von Gasen oder Pumpen von Flüssigkeiten enthält einen Hohlzylinder 110, der im Bereich seiner beiden sich gegenüberstehenden inneren Stirnflächen 111, 112 mit jeweils einer Öffnung 113, 114 zum Einlass eines Arbeitsgases in den Hohlzylinder 110 und zum Auslassen des Arbeitsgases aus dem Hohlzylinder 110 versehen ist .

Im Inneren des Hohlzylinders 110 ist ein magnetisierbarer Kolben 120 reziprozierbar gelagert, wobei magnetische Wechselfelder erzeugende Einrichtungen 130 vorgesehen sind, um eine Schwingbewegung des Kolbens 120 entlang einer zentralen Achse 115 des Hohlzylinders 110 zu bewirken. Die Stirnflächen 121, 122 des Kolbens 120 sind dabei parallel zur einer jeweils benachbarten inneren Stirnfläche 111, 112 des Hohlzylinders 110 ausgebildet.

Des Weiteren sind die magnetischen Wechselfelder ausgelegt, um eine bis an die jeweiligen inneren Stirnflächen 121, 122 angrenzende harmonische Schwingbewegung des Kolbens 120 zu verursachen . Im Bereich jeder der Öffnungen 113, 114 in den sich gegenüberstehenden Stirnflächen 111, 112 des Hohlzylinders 110 sind zwei Ventile 141, 142 vorgesehen, wobei ein erstes Ventil 141 öffnet, um ein Arbeitsgas aus einem Speicher 150 in das Innere des Hohlzylinders 110 zu leiten und schließt, um ein Eindringen von komprimiertem Arbeitsgas aus dem Hohlzylinder 110 zu verhindern, und ein zweites Ventil 142 öffnet, um ein Arbeitsgas aus dem Inneren des Hohlzylinders 110 in einen Druckbehälter 160 zu leiten und schließt, um ein Entweichen von komprimiertem Arbeitsgas aus dem Druckbehälter 160 zu verhindern.

Der magnetisierbare Kolben 120 ist von einem Permanentmagneten gebildet, und die magnetische Wechselfelder erzeugenden Einrichtungen 130 sind von jeweils einem in der Nachbarschaft einer Stirnfläche 111, 112 des Hohlzylinders 110 angeordneten rotierbar gelagerten Permanentmagneten 131, 132 gebildet.

Bei einer Rotation um 180° der Permanentmagnete 131, 132 werden die Längsachsen 133, 133 Λ der beiden Permanentmagnete 131, 132 aus einer ersten Position, in der die Längsachsen 133, 133 Λ mutuell kollinear sowie kollinear mit der Längsachse 115 des Hohlzylinders 110 ausgerichtet sind und sich jeweils gleichnamige erste Pole der Permanentmagnete 131, 132 gegenüberstehen, in eine zweite Position überführt, in der die Längsachsen 133, 133 Λ der beiden Permanentmagnete 131, 132 mutuell parallel und dabei senkrecht zur Längsachse 115 des Hohlzylinders 110 ausgerichtet sind. Von der zweiten Position werden die Längsachsen 133, 133 Λ der beiden Permanentmagnete 131, 132 in eine dritte Position überführt, in der die Längsachsen 133, 133 Λ der beiden Permanentmagnete 131, 132 wieder mutuell kollinear und kollinear mit der Längsachse 115 des Hohlzylinders 110 ausgerichtet sind und sich jeweils gleichnamige zweite Pole der Permanentmagnete 131, 132 gegenüberstehen.

Eine Mehrzahl hintereinander platzierter Hohlzylinder 110 ist in einer Aggregation angeordnet, um eine Batterie zu bilden .

Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist .

Bezugszeichenliste = Vorrichtung

= Hohlzylinder

, 112 = innere Stirnfläche des Hohlzylinders

, 114 = Öffnung

= zentrale Achse (Längsachse)

= Kolben

, 122 = Stirnfläche des Kolbens

= magnetische Wechselfelder erzeugende Einrichtungen, 132 = Permanentmagnete

, 133' = Längsachsen der Permanentmagnete

= erstes Ventil

= zweites Ventil

, 142 = Ventile

= Speicher

= Druckbehälter

, 170' = Metallkörper

, 180' = Spulen

= Spule