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DE202006018097U1 - Free piston engine - Google Patents

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DE202006018097U1 DE202006018097U DE202006018097U DE202006018097U1 DE 202006018097 U1 DE202006018097 U1 DE 202006018097U1 DE 202006018097 U DE202006018097 U DE 202006018097U DE 202006018097 U DE202006018097 U DE 202006018097U DE 202006018097 U1 DE202006018097 U1 DE 202006018097U1
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Abstract

Freikolbenmotor, der druckgasmäßig sowohl mit einem Vorverdichter (14, 54, 58, 90, 92, 124, 154, 244, 258, 260, 304, 444, 470, 498, 500) als auch einer Turbine (16, 78, 302, 432, 434) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Freikolbenmotor (18, 52, 84, 108, 126, 130, 133, 160, 222, 236, 253, 318, 478) zumindest einen in einem Zylinderraum (74, 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 458, 460, 488) hin und her bewegbaren und diesen in zwei Verbrennungskammern (136, 138, 144, 146, 292, 294, 490, 492, 38, 336, 338, 362, 364, 394, 396, 398, 400; 266, 267, 270, 271) unterteilenden Kolben (20, 50, 72, 110, 128, 132, 134, 162, 164, 166, 168, 170, 172, 280, 316, 356, 358, 390, 392, 420, 422, 424, 426, 462, 464, 480) aufweist und dass der Vorverdichter elektrisch und/oder abgasunterstützt betätigbar ist.Free-piston engine, the compressed gas both with a supercharger (14, 54, 58, 90, 92, 124, 154, 244, 258, 260, 304, 444, 470, 498, 500) as well as a turbine (16, 78, 302, 432, 434), characterized in that the free-piston engine (18, 52, 84, 108, 126, 130, 133, 160, 222, 236, 253, 318, 478) at least one in a cylinder space (74, 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 458, 460, 488) and this in two combustion chambers (136, 138, 144, 146, 292, 294, 490, 492, 38, 336, 338, 362, 364, 394, 396, 398, 400; 266, 267, 270, 271) dividing piston (20, 50, 72, 110, 128, 132, 134, 162, 164, 166, 168, 170, 172, 280, 316, 356, 358, 390, 392, 420, 422, 424, 426, 462, 464, 480) and that the supercharger is actuated electrically and / or exhaust gas assisted.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Freikolbenmotor, der druckgasmäßig sowohl mit einem Vorverdichter als auch einer Turbine verbunden istThe The invention relates to a free-piston engine, the Druckgasmäßig both is connected to a supercharger and a turbine

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden insbesondere als Vielstoffmotor einsetzbaren Freikolbenmotor derart weiterzubilden, dass dieser kompakt und leicht ist, einen geringen spezifischen Kraftstoffverbrauch zeigt, nur aus wenigen Bauteilen besteht, eine hohe Lebensdauer garantiert und im Wesentliche öl- und wartungsfrei ist. Dabei soll ein universeller Einsatz für Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge möglich sein. Ebenfalls soll mittels des Motors auch elektrische Energie erzeugt werden können. Andere Aggregate sollen angetrieben werden können, genau wie Fahrzeuge selbst.Of the present invention is based on the object, a corresponding in particular as a multi-fuel engine usable free-piston engine in such a way, that this is compact and lightweight, a low specific Fuel consumption shows only a few components, one long life guaranteed and essentially oil and maintenance free. there should be a universal use for land, Water and air vehicles possible be. Likewise, by means of the engine also electrical energy can be generated. Other units should be able to be driven, just like vehicles themselves.

Zur Lösung der Erfindung ist im Wesentlichen vorgesehen, dass der Freikolbenmotor zumindest einen in einem Zylinderraum hin und her bewegbaren und diesen in zwei Verbrennungskammern unterteilenden Kolben aufweist und dass der Vorverdichter elektrisch und/oder abgasunterstützt betätigbar ist.to solution The invention is essentially provided that the free-piston engine at least one in a cylinder chamber and movable back and forth having this dividing into two combustion chambers piston and that the supercharger is actuated electrically and / or exhaust gas assisted.

Erfindungsgemäß wird ein Freikolbenmotor, insbesondere ein Vielstoffmotor vorgeschlagen, der zumindest 2 oder 2 × n-Brennräume und demzufolge 1 oder n-Kolben umfasst, die wahlweise hinzu- oder weggeschaltet werden können. Für die Verbrennungskammern bzw. -räume selbst wird dem Grunde nach ein einziger Vorverdichter benötigt, gleichwenn eine Mehrstufigkeit in Betracht gezogen werden kann. Unabhängig hiervon wird der Vorverdichter elektrisch, gasdynamisch oder mechanisch direkt von der Turbine angetrieben. Auch die Möglichkeit einer oder mehrerer Turbinenstufen ist gegeben, die zumindest mit einer Abtriebswelle versehen sein können. Dabei werden die Turbinenstufen primär von den aus den Brennräumen strömenden Gasen beaufschlagt.According to the invention is a Free-piston engine, in particular a multi-fuel engine proposed the at least 2 or 2 × n combustion chambers and Accordingly, 1 or n-piston, which optionally added or disconnected can be. For the Combustion chambers or spaces even a single supercharger is basically needed, if one Multistage can be considered. Independent of this the supercharger is electric, gas-dynamic or mechanical driven directly by the turbine. Also the possibility of one or more Turbine stages is given, at least with an output shaft can be provided. The turbine stages are primarily of the flowing gases from the combustion chambers applied.

Der erfindungsgemäße Vielstoffmotor kann z. B. als Dieselflugmotor, Turbofantriebwerk, Turboproptriebwerk oder als Hubschrauberhauptantrieb verwendet werden, wobei neben dem Verdichter und der Turbine ein Generator vorgesehen sein kann, der mittig zwischen zwei Lagerstellen verläuft.Of the Inventive multi-fuel engine can z. B. as a diesel engine, turbofan engine, turboprop engine or used as a helicopter main propulsion, in addition to the compressor and the turbine, a generator may be provided, which runs in the middle between two bearing points.

Durch chemische Verdichtung, Beimischung von Stoffen zum eigentlichen Brennstoff kann die Leistung z. B. für den Flugzeugstart oder Not-/Fluchtleistung ohne Beschädigung sämtlicher Motorbauteile beträchtlich gesteigert werden.By chemical compression, admixture of substances to the actual Fuel may be the power z. B. for the aircraft take-off or emergency / escape performance without damage all Engine components considerably be increased.

Der zum Einsatz gelangende Vorverdichter kann je nach Ausführung die Aufgabe eines Anlassers übernehmen. Sofern dem Freikolbenmotor ein Generator zugeordnet ist, kann dieser zum Antrieb von Land- wie Schienenfahrzeugen oder Wasserfahrzeugen so dimensioniert sein, dass mittels des Generators ein Elektroantrieb entsteht, der auch als Hybridantrieb für z. B. Pkws oder Lkws verwendet werden kann. Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass mittels eines Getriebes, hydrostatischen oder hydrodynamischen oder mechanischen Wandlergetriebes, der Vielstoffmotor den Direktantrieb übernehmen kann.Of the Depending on the version used, the pre-compressor can be used Take on the task of a starter. If the free piston engine is assigned a generator, this can for driving land and rail vehicles or watercraft be dimensioned so that by means of the generator, an electric drive arises, which is also used as a hybrid drive for z. As cars or trucks are used can. In addition, there is also the possibility that by means of a transmission, hydrostatic or hydrodynamic or mechanical converter, the multi-fuel motor take over the direct drive can.

Zum Einsatz können beliebige Verdichter kommen. Beispielhaft sind Roots-Gebläse, Flügelzellen- oder Schraubenverdichter zu nennen. Ein die folgende Verdichterfunktion ausführender Verdichter sowie die Turbine bzw. dessen Rad können von einer Welle eines Generators ausgehen. Alternativ oder ergänzend kann ein gesonderter Verdichter vorgesehen sein, der seinerseits insbesondere über einen Elektromotor angetrieben wird.To the Can use any compressors come. Exemplary are Roots blowers, vane or to call screw compressors. One the following compressor function executive Compressor and the turbine or its wheel can by a shaft of a generator out. Alternative or supplementary may be provided a separate compressor, in turn especially about an electric motor is driven.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben von dessen freien Stirnflächen ausgehende Kolbenstangen aufweist, die Öffnungen der Verbrennungskammern, die druckgasmäßig mit dem Verdichter oder der Turbine verbunden sind, freizugeben oder zu verschließen. Somit sind gesonderte Ventile nicht erforderlich.To an embodiment The invention provides that the piston emanating from the free end faces Piston rods, the openings the combustion chambers, the compressed gas with the compressor or the turbine are connected, release or close. Consequently Separate valves are not required.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, als Kolben einen innerhalb des Zylinderraums hin und her bewegbaren Zylinder – insbesondere Hohlzylinderkörper – zu verwenden, wobei die Auslassöffnungen z. B. über Magnetventile geöffnet bzw. geschlossen werden.It However, there is also the possibility as a piston within the cylinder chamber back and forth movable Cylinder - in particular Hollow Cylinder Body - to use the outlet openings z. B. over Solenoid valves open or closed.

Der durch den Kolben in die Verbrennungsräume unterteilte Zylinderraum weist zumindest eine Gaseinlassöffnung auf, die über ein Rückschlagventil absperrbar bzw. freigebbar ist, so dass zum einen beim Verdichten Gas nicht entweichen kann, wenn der Ladedruck größer als der Druck im Zylinderraum ist. Unabhängig hiervon strömt stets vorverdichtetes Gas in den Zylinderraum, wenn der Druck in diesem kleiner als der Ladedruck ist. Somit erhält man einen besseren Füllungsgrad.Of the through the piston into the combustion chambers divided cylinder space has at least one gas inlet opening on that over a check valve shut off or is releasable, so that on the one hand when compressing gas can escape when the boost pressure is greater than the pressure in the cylinder chamber. Independently flows from it always pre-compressed gas into the cylinder chamber when the pressure in this is smaller than the boost pressure. This gives you a better degree of filling.

Ferner besteht die Möglichkeit, dass dem Freikolbenmotor, d. h. dessen Verbrennungskammern- bzw. -räumen, über einen mehrstufigen Vorverdichter Gas zuführbar ist.Further it is possible, that the free piston engine, d. H. whose combustion chamber or -spaces, over one Multi-stage supercharger gas is supplied.

Eine ventillose Ausbildung der Verbrennungsräume ergibt sich nicht nur dadurch, dass von dem Kolben Kolbenstangen ausgehen, die die Auslassöffnungen verschließen bzw. öffnen. Vielmehr ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Kolben selbst die Auslassöffnungen in Abhängigkeit von dessen Stellung freigibt bzw. verschließt. Somit sind keine beweglichen Elemente erforderlich, die bei einfachem Aufbau des Motors hohe Schwingfrequenzen ermöglichen.Valve-free design of the combustion chambers does not only result from the piston starting from piston rods which close or open the outlet openings. Rather, it is provided according to a development of the invention that the piston itself releases the outlet openings in dependence on its position or ver closes. Thus, no moving elements are required, which allow high vibration frequencies with a simple structure of the engine.

Um eine unerwünschte Erwärmung des Freikolbenmotors, d.h. dessen Kolben und damit dessen Gehäuse zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der Kolben von einer vorzugsweise koaxial zu dessen Längsachse verlaufenden Durchgangsöffnung durchsetzt ist, die in Hohlwellen- bzw. Rohrabschnitte übergehen, die ihrerseits Öffnungen in dem Freikolbenmotorgehäuse durchsetzen und gegenüber diesem abgedichtet ist. Somit besteht die Möglichkeit, dass ein Kühlfluid durch den Kolben strömt und somit die gewünschte Kühlung bewirkt.Around an undesirable warming of the free-piston engine, i. its piston and thus its housing to avoid is provided that the piston of a preferably coaxial its longitudinal axis passing through passage opening is that pass into Hohlwellen- or pipe sections, which in turn openings in the free-piston engine housing prevail and opposite this is sealed. Thus, there is a possibility that a cooling fluid flows through the piston and thus the desired cooling causes.

Vorzugsweise sind der Verdichter und die Turbine zu beiden Seiten eines Generators auf der Welle angeordnet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass Verdichter und Turbine auf einer Seite eines Generators auf der Welle vorgesehen sind. Auf der gegenüberliegenden Seite kann ein Drucklufterzeuger wie Turbokompressor angeordnet sein, um sodann erzeugte Druckluft einem Verbraucher zuzuführen. Gleichermaßen können eine Pumpe oder andere Aggregate angetrieben werden.Preferably are the compressor and the turbine on both sides of a generator arranged on the shaft. However, there is also the possibility that compressor and turbine on one side of a generator on the shaft are provided. On the opposite side can one Compressed air generator such as turbocharger be arranged to then supplied compressed air to a consumer. Similarly, a Pump or other units are driven.

Zusätzliche elektrische Energie kann dadurch gewonnen werden, dass der Kolben abschnittsweise als Magnet ausgebildet ist oder einen solchen aufweist und dass der Kolben im Bewegungsbereich des Magneten von einer Spule oder mehreren Spulen umgeben ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das den Kolben umgebende Gehäuse umfangsseitig entsprechende Spulen aufweist. Durch eine diesbezügliche Anordnung besteht auch die Möglichkeit, den Freikolben zu starten, indem mehrere nebeneinander angeordnete Spulen in notwendiger Taktung mit Strom beaufschlagt werden, so dass dem Kolben eine Hin- und Herbewegung aufgezwängt wird.additional Electrical energy can be gained by having the piston partially formed as a magnet or has such and that the piston is in the range of motion of the magnet from a coil or more coils is surrounded. It is preferably provided that the housing surrounding the piston circumference having corresponding coils. By a related arrangement there is also the possibility to start the free piston by placing several side by side Coils are energized in necessary clocking, so that the piston a back and forth Heruction forced becomes.

Um mechanische Energie zu gewinnen, besteht die Möglichkeit, dass die Generatorwelle über ein Getriebe mit einer weiteren Welle verbunden ist. Somit wirkt die Generatorwelle als Abtriebswelle.Around To gain mechanical energy, there is the possibility that the generator shaft over a Transmission is connected to another shaft. Thus, the effect Generator shaft as output shaft.

Die Gasauslässe des Freikolbenmotors, und zwar unabhängig von der Anzahl der Kolben, münden in einer gemeinsamen Leitung, die zu der Turbine führt. Dabei kann von der Leitung eine Abzweigung ausgehen, die in einer weiteren Turbine mündet, die von einer Welle ausgeht, auf der z. B. ein Turboverdichter angeordnet ist, der über den Elektromotor betrieben wird.The gas outlets of the free-piston engine, regardless of the number of pistons, flow in a common line leading to the turbine. there From the line a branch can go out, which in another Turbine discharges, which emanates from a wave on the z. B. arranged a turbo compressor is that over the electric motor is operated.

Nach einem weiteren hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass der Freikolbenmotor zwei gegensinnig bewegende Kolben aufweist, die vorzugsweise gasdynamisch miteinander verbunden sind. Letzteres wird dadurch bewirkt, dass zwischen den jeweils innenliegenden und jeweils außenliegenden Verbrennungsräumen ein Druckausgleich ermöglichende Verbindungen verlaufen. Dies ist jedoch kein zwingendes Merkmal.To Another suggestion to be emphasized is that the Free piston engine has two oppositely moving piston, preferably Are connected to each other gas-dynamically. The latter is characterized causes, that between the in each case inside and in each case outside combustion chambers a pressure equalization enabling Connections run. However, this is not a mandatory feature.

Die Erfindung schließt auch die Möglichkeit ein, dass von dem Verdichter eine Verbindung zu einem Wärmetauscher sowie einer Luftentspannungseinrichtung führt, die von der Generatorwelle ausgeht. Somit wird Kühlluft zur Verfügung gestellt.The Invention includes also the possibility of that of the compressor a connection to a heat exchanger as well as an air release device that leads from the generator shaft emanates. Thus, cooling air to disposal posed.

Um bei kompaktem Aufbau hohe Leistungen zu erzielen, schlägt die Erfindung vor, dass der Freikolbenmotor zwei Gruppen von Kolben aufweist, wobei die Kolben einer Gruppe gleichsinnig und die Gruppen gegensinnig zueinander hin und her schwingbar sind. Dabei kann die Bewegung der Gruppen zueinander bzw. der Kolben in der Gruppe z. B. elektronisch regelbar sein. Losgelöst hiervon können die Kolben mechanisch voneinander getrennt, jedoch gasdynamisch miteinander verbunden sein, indem bewegungsabhängig gleichsinnig wirkende Verbrennungsräume über Druckausgleichskanäle verbunden sind.Around to achieve high performance in a compact design, the invention proposes in that the free-piston engine has two groups of pistons, wherein the pistons of a group in the same direction and the groups in opposite directions swinging back and forth to each other. This can be the movement the groups to each other or the piston in the group z. B. electronically be controllable. freed thereof the pistons mechanically separated, but gas-dynamic be connected to each other by motion-dependent acting in the same direction Combustion chambers connected via pressure equalization channels are.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kolben einer Gruppe untereinander durch eine Kolbenstange verbunden sind, die gegebenenfalls als Hohlwelle ausgebildet sein kann, um eine Kühlung zu ermöglichen. Gleichzeitig erfolgt eine Massenreduzierung.Especially It is envisaged that the pistons of a group pass through one another a piston rod are connected, optionally as a hollow shaft can be designed to provide cooling to enable. At the same time there is a mass reduction.

Losgelöst hiervon besteht die Möglichkeit, dass der Freikolbenmotor mehrere entlang einer gemeinsamen Zylinderumfangsfläche hin und her bewegbare Kolben umfasst, denen gemeinsam über einen oder mehrere Verdichter Druckluft zugeführt wird. Es handelt sich folglich um eine Ringanordnung, wobei die Gasauslässe der Verbrennungsräume untereinander verbunden sind. Ferner können die Verbrennungsräume benachbarter Kolben miteinander in Verbindung stehen, wobei ein Absperren gegeneinander über Ventile möglich ist. Die Verbindung ermöglicht eine gasdynamische Regelung der Kolbenbewegung. Ungeachtet dessen können jedoch zur Optimierung der Arbeitssymmetrie bzw. der ge wünschten Leistung Kolben außer Betrieb genommen werden, wobei sodann die Verbindungen zu den benachbarten Verbrennungsräumen abgesperrt werden. Die gemeinsame Auslassöffnung für die Verbrennungsgase kann als Flammenrohr bezeichnet werden.Detached from this there is a possibility that the free-piston engine several along a common cylinder peripheral surface and movable pistons comprises, which together via a or more compressors compressed air is supplied. It is therefore around a ring assembly, wherein the gas outlets of the combustion chambers with each other are connected. Furthermore, can the combustion chambers adjacent piston communicate with each other, wherein a Shut off each other over Valves possible is. The connection allows a gas-dynamic control of the piston movement. Regardless of can However, to optimize the working symmetry or ge wished Power piston except Operation, then the connections to the adjacent combustion chambers be shut off. The common exhaust port for the combustion gases can be referred to as a flame tube.

Bei Gruppen von Kolben aufweisendem Freikolbenmotor besteht insbesondere die Möglichkeit, den Verbrennungsräumen zuzuführendes Gas durch die Gruppenbewegung vorzuverdichten. Auch kann ein entsprechender Freikolbenmotor als Pumpe verwendet werden. Hierzu ist vorgesehen, dass zwischen den in Gruppen gegeneinander bewegbaren Kolben ein mit Ein- und Auslass versehener von seitlichen Begrenzungswänden begrenzter Raum verläuft, der umfangsseitig vom Motorgehäuse bzw. dessen Zylinder umgeben ist. Jeweils eine Begrenzungswand geht von jeweils einer der Gruppen aus. Der Einlass des Raums kann dabei mit einem Verdichter und der Auslass mit den Verbrennungskammern verbunden sein. Der Raum kann jedoch auch als Pumpenraum benutzt werden, so dass der Einlass mit einer Vorlage eines zu fördernden Mediums in Verbindung steht und der Auslass mit einem Ort, zu dem das Medium gepumpt werden soll.In the case of groups of pistons having a free-piston engine, it is possible, in particular, to pre-compact the gas to be supplied to the combustion chambers by means of the group movement. Also, a corresponding free-piston engine can be used as a pump. For this purpose, it is provided that zwi rule the groups in a mutually movable piston with an inlet and outlet provided by lateral boundary walls limited space which is peripherally surrounded by the motor housing or its cylinder. One boundary wall each starts from one of the groups. The inlet of the room can be connected to a compressor and the outlet to the combustion chambers. However, the space may also be used as a pump room so that the inlet communicates with a reservoir of a medium to be conveyed and the outlet communicates with a location to which the medium is to be pumped.

Um eine hinreichende Kühlung der Kolben zu erzielen, besteht die Möglichkeit, dass der Kolben aus zwei zueinander beabstandeten Zylinderscheiben besteht, deren Zwischenraum mit der als Hohlwelle ausgebildeten Kolbenstange verbunden ist.Around a sufficient cooling to achieve the piston, there is a possibility that the piston out two spaced-apart cylinder discs, whose space is connected to the form of a hollow shaft piston rod.

Des Weiteren kann von der Kolbenstange, ungeachtet deren Aufbaus, ein Magnet ausgehen, dem eine oder mehrere von dem Freikolbengehäuse ausgehende Spule zugeordnet ist. Hierdurch kann elektrische Energie erzeugt werden. Umgekehrt kann durch getakte Strombeaufschlagung von in Längsrichtung des Zylinders verlaufenden Spulen ein Anlassen bzw. Starten des Motors erfolgen.Of Further, from the piston rod, regardless of their construction, a Magnet go out, the one or more of the free piston housing outgoing Coil is assigned. This can generate electrical energy become. Conversely, by pulsed current application of in longitudinal direction the cylinder running coils starting or starting the Motors done.

Eine bevorzugte Ausbildung des Freikolbenmotors sieht vor, dass der Verbrennungsraum eine einzige wirksame Gasauslassöffnung aufweist, dass der Kolben zwei zueinander beabstandete zumindest bereichsweise umlaufende Nuten aufweist, das von jeder Nut zumindest innerhalb des Kolbens und in Längsrichtung dieses verlaufender, in nutnaheliegender Stirnseite des Kolbens mündender Kanal ausgeht, wobei die Nuten derart positio niert sind, dass jeweils in einer Totpunktlage des Kolbens eine der Nuten mit der Gasauslassöffnung in Verbindung steht.A preferred embodiment of the free-piston engine provides that the combustion chamber a single effective gas outlet has, that the piston two spaced apart at least partially having circumferential grooves of each groove at least within of the piston and in the longitudinal direction this extending, nutnaheliegender end face of the piston opening out Channel out, the grooves are so positio ned that each in a dead center position of the piston one of the grooves with the gas outlet opening in Connection stands.

Losgelöst von Obigem besteht die Möglichkeit, dass in dem Verbrennungsraum bzw. der Verbrennungskammer neben der zu dem Verdichter führenden Verbindung ein Druckluftanschluss mündet. Auch besteht die Möglichkeit, dass eine getaktete Einspritzung in die Verbrennungskammern des Freikolbenmotors durchgeführt wird. Dabei ist auch eine Zweistufenverbrennung möglich, d. h., dass während des Entspannens des Gases ein Teil des Verbrennungsmediums eingespritzt wird.Detached from the above it is possible, that in the combustion chamber or the combustion chamber in addition to the leading to the compressor Connection a compressed air connection opens. There is also the possibility that a pulsed injection into the combustion chambers of the Free-piston engine performed becomes. In this case, a two-stage combustion is possible, d. h. that during the Relaxing the gas injected a portion of the combustion medium becomes.

Der Kolben, das Gehäuse, das Turbinenrad und/oder dessen Schaufeln können aus Keramik bzw. hochwärmefesten leichten Werkstoffen bestehen, so dass eine temperaturstabile, jedoch leichte Einheit zur Verfügung steht.Of the Piston, the housing, the turbine wheel and / or its blades can be made of ceramic or high heat resistant lightweight materials, so that a temperature-stable, however light unit available stands.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verbrennungskammern des Freikolbenmotors mit einem Vorverdichter druckgasmäßig verbunden sind, der von einer Welle eines Generators bzw. Elektromotors ausgeht, und dass auf der Welle ein Turbinenrad einer weiteren Turbine angeordnet ist, die druckgasmäßig mit den Gasauslassöffnungen der Verbrennungskammern verbunden ist. Dabei mündet insbesondere bei abgasunterstützter Vorverdichtung eine Kraftstoffzuführung in einer Leitung, die die Auslassöffnungen der Verbrennungskammern mit der weiteren Turbine verbindet.A Another embodiment of the invention provides that the combustion chambers the free-piston engine with a supercharger pressure gas moderately connected are, which emanates from a shaft of a generator or electric motor, and that on the shaft is arranged a turbine wheel of another turbine is, the pressurized with the gas outlet openings the combustion chambers is connected. This results in particular in exhaust-assisted pre-compression a fuel supply in a pipe connecting the exhaust ports of the combustion chambers connects with the other turbine.

Eine weitere eigenerfinderische Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass von jeder Stirnseite des Kolbens des Freikolbenmotors eine Kolbenstange ausgeht, dass von jeder Kolbenstange eine jeweils einen Abschnitt des Zylinders des Freikolbenmotors in einen ersten und einen zweiten Vorverdichtungsraum unterteilende Kolbenscheibe ausgeht, dass in Bezug auf den Kolben des Freikolbenmotors die außenliegenden Vorverdichtungsräume untereinander und die innenliegenden Vorverdichtungsräume ebenfalls untereinander verbunden sind und dass die Vorverdichtungsräume mit den Verbrennungskammern ihrerseits verbunden sind. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Verbindung zwischen den Vorverdichtungsräumen und den Verbrennungskammern über einen Druckspeicher erfolgt.A further self-inventive development of the invention provides that from each end of the piston of the free-piston engine a Piston rod assumes that from each piston rod one each Section of the cylinder of the free-piston engine in a first and a second precompression space dividing piston disc assumes that with respect to the piston of the free-piston engine, the outboard Vorverdichtungsräume with each other and the internal pre-compaction rooms also are interconnected and that the precompression rooms with the combustion chambers themselves are connected. It is in particular provided that the connection between the precompression spaces and the combustion chambers over an accumulator takes place.

Auf diese Weise können die Verbrennungskammern mit im gewünschten Umfang vorverdichtetem Gas bzw. gewünschter Menge an Gas beaufschlagt werden.On this way you can the combustion chambers with pre-compressed to the desired extent Gas or desired Amount of gas to be applied.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass der Freikolbenmotor in einem Strahlantrieb mit Strahlaustrittsöffnung angeordnet ist, dass der Freikolbenmotor einen in Längsrichtung des Strahlantriebs hin und her schwingbaren eine erste und eine zweite Verbrennungskammer begrenzenden Kolben umfasst, der eine in axialer Richtung verlaufende Durchgangsöffnung aufweist, dass von strahlaustrittsöffnungsseitig verlaufender Stirnfläche des Kolbens ein in die Durchgangsöffnung übergehender Hohlzylinder ausgeht, der in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens strahlaustrittsöffnungsseitig verlaufenden ersten Verbrennungsraum gegenüber der Strahlaustrittsöffnung freigibt oder absperrt, und dass in der zweiten Verbrennungskammer ein axial verlaufender Zylinderkörper angeordnet ist, der in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens dessen Durchgangsöffnung freigibt oder absperrt.The Invention is also characterized in particular by the fact that the Free-piston engine arranged in a jet drive with jet outlet opening is that the free piston engine has a longitudinal direction of the jet propulsion oscillate back and forth a first and a second combustion chamber includes limiting piston, which extends in the axial direction Through opening has that of Strahlaustrittsöffnungsseitig extending face of the piston emanating from the passage opening hollow cylinder, in dependence from the position of the piston beam outlet opening side extending first combustion chamber opposite the jet outlet opening releases or shuts off, and that in the second combustion chamber arranged an axially extending cylinder body is that dependent from the position of the piston whose passage opening releases or shuts off.

Dabei besteht die Möglichkeit, dass der Zylinderkörper ein der zweiten Verbrennungskammer vorverdichtete Luft (Staudruck) zuführender Hohlzylinder ist oder die die Verbrennungskammern umgebende Wandung des Freikolbenmotors zumindest abschnittsweise von einem Ringraum umgeben ist, über den vorverdichtete Luft (Staudruck) der ersten und/oder zweiten Verbrennungskammer zuführbar ist.There is the possibility that the cylinder body is a precompressed second air chamber air (back pressure) supplying hollow cylinder or surrounding the combustion chambers wall of the free-piston engine is at least partially surrounded by an annulus, via the precompressed air (back pressure) of the first and / or second combustion chamber can be fed.

Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass zwei Freikolbenmotoren mit gegensinnig schwingenden Kolben in einem Strahlantrieb angeordnet sind und dass Gasaustrittsöffnungen der Verbrennungskammern der Freikolbenmotoren in einem Ringraum des Strahlantriebs münden, der in die Strahlaustrittsöffnung übergeht. Dabei ist in dem Ringraum eine Kraftstoffzuführung vorgesehen ist.Of Furthermore, the invention provides that two free-piston engines with arranged in opposite directions oscillating piston in a jet drive are and that gas outlets the combustion chambers of the free - piston engines in an annular space of Jet propulsion open, which merges into the jet outlet opening. In this case, a fuel supply is provided in the annular space.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass zum Antrieb eines Luftfahrzeuges mehrere Freikolbenmotoren auf der Umfangsfläche eines Zylinders angeordnet sind, dass die Umfangsfläche koaxial zu einem Generator oder Verdichter verläuft und dass von der Welle des Generators bzw. des Verdichters ein Turbinenrad ausgeht.Especially the invention is also characterized by the fact that for driving a Aircraft several free piston engines on the peripheral surface of a Cylinders are arranged so that the peripheral surface coaxial with a generator or compressor is running and that of the shaft of the generator or the compressor, a turbine wheel emanates.

Insbesondere kann zu beiden Seiten des Generators bzw. Verdichters von dessen Welle ein Rad einer Turbine ausgeht.Especially can on both sides of the generator or compressor of the Wave a wheel of a turbine goes out.

Geht auf einer Seite des Generators bzw. des Verdichters von dessen Welle ein Gebläserad und von der anderen Seite ein Turbinenrad aus, so ergibt sich ein Turbofanantrieb.going on one side of the generator or the compressor of the shaft an impeller and from the other side of a turbine wheel, so there is a turbofan drive.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Welle des Generators bzw. des Verdichters eine Abtriebswelle ist, die über die Stufengetriebe, einen hydrostatischen oder hydrodynamischen Wandler oder einen sonstigen mechanischen Wandler mit einer Antriebswelle in Wirkverbindung stehtIt there is also the possibility that the shaft of the generator or the compressor has an output shaft is that over the stepped gear, a hydrostatic or hydrodynamic Converter or other mechanical converter with a drive shaft is in active connection

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass auf der einen Seite des Generators bzw. des Verdichters von dessen Welle ausgehend ein Turbinenrad und auf der anderen Seite ein Verdichter angeordnet sind, der mit einem eine Ringanordnung bildenden Freikolbenmotoren umgebenden Ringraum verbunden ist, der zum einen mit den Verbrennungskammern der Freikolbenmotoren und zum anderen mit einem Zapfluftauslass verbunden ist.A Another embodiment provides that on one side of the generator or the compressor of the shaft starting a turbine wheel and on the other side a compressor are arranged, which with a a ring assembly forming free piston engines surrounding annular space connected to the one with the combustion chambers of the free-piston engines and on the other hand connected to a bleed air outlet.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features not only result from the claims, the characteristics to be taken from these - alone and / or in combination - but also to be taken from the following description of the drawing preferred embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine erste Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 1 A first embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

2 eine zweite Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 2 A second embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

3 eine dritte Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 3 A third embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

4 eine vierte Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 4 A fourth embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

5 eine fünfte Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 5 A fifth embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

6 eine Abwandlung des Freikolbenmotors gemäß 3, 6 a modification of the free-piston engine according to 3 .

7 eine Abwandlung der Anordnung gemäß 6, 7 a modification of the arrangement according to 6 .

8 eine sechste Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 8th A sixth embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

9 eine siebte Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 9 A seventh embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

10 eine Variante des Freikolbenmotors gemäß 9, 10 a variant of the free-piston engine according to 9 .

11 eine Variante der Anordnung gemäß 6, 11 a variant of the arrangement according to 6 .

12 eine Abwandlung der Anordnung gemäß 11, 12 a modification of the arrangement according to 11 .

13 eine achte Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 13 an eighth embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

14 eine Variante des Freikolbenmotors gemäß 13, 14 a variant of the free-piston engine according to 13 .

15 eine neunte Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 15 A ninth embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

16 eine zehnte Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 16 A tenth embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

17 eine Abwandlung des Freikolbenmotors gemäß 16, 17 a modification of the free-piston engine according to 16 .

18 eine weitere Abwandlung des Freikolbenmotors gemäß 16, 18 a further modification of the free-piston engine according to 16 .

19 eine weitere Ausführungsform eines Freikolbenmotors in einem Energiewandlersystem, 19 a further embodiment of a free-piston engine in an energy converter system,

20 einen Turbopropantrieb, 20 a turboprop drive,

21 eine erste Ausführungsform eines Strahltriebwerks, 21 a first embodiment of a jet engine,

22 eine zweite Ausführungsform eines Strahltriebwerks, 22 a second embodiment of a jet engine,

23 eine dritte Ausführungsform eines Strahltriebwerks, 23 a third embodiment of a jet engine,

24 eine vierte Ausführungsform eines Strahltriebwerks, 24 A fourth embodiment of a jet engine,

25 einen Antrieb mit Freikolbenmotoren in einer Ringanordnung, 25 a drive with free-piston engines in a ring arrangement,

26 einen Turbofanantrieb, 26 a turbofan drive,

27 eine weitere Ausführungsform eines Antriebs mit Getriebe bzw. Wandler, 27 Another embodiment of a drive with gear or converter,

28 eine weitere Ausführungsform eines Motors, 28 another embodiment of an engine,

29 eine weitere Ausführungsform mit einem Freikolbenmotor mit einem Kolben in einer ersten Stellung und 29 a further embodiment with a free-piston engine with a piston in a first position and

30 den Freikolbenmotor nach 29 mit dem Kolben in einer zweiten Stellung. 30 the free piston engine after 29 with the piston in a second position.

In den Figuren, in denen grundsätzlich gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, werden verschiedene Ausführungsformen von Freikolbenmotoren im Zusammenhang mit Energiewandlersystemen beschrieben, mit denen ihrerseits z. B. elektrische Energie erzeugt werden kann. Hierdurch erfolgt jedoch keine Beschränkung der erfindungsgemäßen Lehre, da nicht nur andere Anwendungsfälle zum Einsatz erfindungsgemäßer Freikolbenmotoren möglich sind, sondern auch andere Arten von Energien genauso erzeugt werden können wie Druck- oder Kühlluft.In the figures, in which in principle identical elements are provided with the same reference numerals are different embodiments of free-piston engines in connection with energy converter systems described with which in turn z. B. generates electrical energy can be. However, this does not limit the inventive teaching, not just other use cases for use according to the invention free-piston engines possible but other types of energies are generated as well can like Pressure or cooling air.

Bei der Beschreibung selbst wird auf Details von beschriebenen Aggregaten wie Verdichter, Turbine oder Generator nicht näher eingegangen, da es sich hierbei um Bauelemente handelt, die der Durchschnittsfachmann im hinreichenden Umfang kennt. Insoweit wird auf übliche Konstruktionen und Bauarten zurückgegriffen, ohne die Erfindung zu verlassen.at The description itself is based on details of aggregates described like compressor, turbine or generator not discussed in detail since it is This is about components that the average expert in sufficient extent. In that regard, is based on conventional designs and types resorted without leaving the invention.

In 1 ist ein Energiewandlersystem dargestellt, das einen Generator 10 mit Läuferwelle 12, einen Verdichter 14 sowie eine Turbine 16 umfasst, die von der Generator- oder Läuferwelle ausgehen. Als zwingendes Bauteil – neben dem Verdichter und der Turbine – ist des Weiteren ein Freikolbenmotor 18 vorgesehen, der entsprechend der verschiedenen Ausführungsformen unterschiedlich gestaltet sein kann. Der Verdichter 16 ist dabei über den Freikolbenmotor 18 gasströmungsmäßig mit der Turbine 16 verbunden, wie aus der Darstellung entnehmbar ist.In 1 an energy converter system is shown, which is a generator 10 with rotor shaft 12 , a compressor 14 as well as a turbine 16 includes, emanating from the generator or rotor shaft. As a compelling component - in addition to the compressor and the turbine - is also a free-piston engine 18 provided that may be designed differently according to the various embodiments. The compressor 16 is about the free piston engine 18 gas flow with the turbine 16 connected, as can be seen from the illustration.

Der Freikolbenmotor 18 weist einen Kolben 20 auf, der in einem nachstehend auch als Zylinder bezeichneten Gehäuse 22 hin und her schwingbar ist. Von dem Kolben 20, und zwar von dessen Stirnseiten 24, 26 gehen Kolbenstangen 28, 30 aus, die Auslassöffnungen 32, 34 von Verbrennungskammern 36, 38 derart durchsetzen, dass in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 20 beim Verdichten die Öffnung der entsprechenden Verbrennungskammer geschlossen und beim Entspannen geöffnet ist. Somit ergibt sich eine ventillose Anordnung, wobei die Gasauslassöffnungen 32, 34, die über eine Leitung 40 mit der Turbine 16 verbunden sind, ventillos über die Kolbenstangen 28, 30 verschlossen bzw. geöffnet werden.The free-piston engine 18 has a piston 20 on, in a hereinafter referred to as a cylinder housing 22 swingable back and forth. From the piston 20 , and of its front sides 24 . 26 go piston rods 28 . 30 out, the outlet openings 32 . 34 of combustion chambers 36 . 38 enforce such that, depending on the position of the piston 20 during compression, the opening of the corresponding combustion chamber is closed and opened when relaxing. This results in a valveless arrangement, wherein the gas outlet openings 32 . 34 over a line 40 with the turbine 16 valveless via the piston rods 28 . 30 closed or opened.

Ein mittig verlaufender Gaseinlass 42 weist bevorzugterweise eine Rückschlagventil 44 auf.A central gas inlet 42 preferably has a check valve 44 on.

Das Ausführungsbeispiel der 2 unterscheidet sich von dem der 1 dahingehend dass die Gasauslassöffnungen 32, 34 durch Magnetventile 46, 48 geöffnet bzw. verschlossen werden. Ein in dem Zylinder 22 hin und her schwingbarer Kolben 50 ist als Hohlzylinderkörper ausgebildet. Hierdurch ergeben sich Masseneinsparungen, so dass hohe Frequenzen erzielbar sind.The embodiment of 2 is different from that of 1 in that the gas outlet openings 32 . 34 through solenoid valves 46 . 48 be opened or closed. One in the cylinder 22 swinging piston back and forth 50 is designed as a hollow cylinder body. This results in mass savings, so that high frequencies can be achieved.

Die 3 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 dahingehend, dass einem Freikolbenmotor 52 über einen nicht von der Generatorwelle 12 ausgehenden Verdichter 54 Druckluft zugeführt werden kann. Hierzu kann ein Elektromotor 56, der über einen Umrichter 58 mit dem Generator 10 elektrisch verbunden ist, eingesetzt werden. Von der Motorwelle 60 geht der Verdichter 54 aus, der über eine Leitung 68 mit einem Anschluss 62 des Freikolbenmotors 52 verbunden ist, der zwei Gaseinlässe 64, 66 umfasst, in denen Rückschlagventile 66, 68 angeordnet sein können. Die Einlässe 64, 66 münden in den Verbrennungsräumen oder -kammern 36, 38, in dem in der zeichnerischen Darstellung ein als Vollzylinder dargestellter Kolben 72 hin und her schwingbar ist. Selbstverständlich kann der Kolben 72 auch eine Konstruktion entsprechend der 2 aufweisen.The 3 differs from the embodiments of the 1 and 2 to the effect that a free piston engine 52 not one from the generator shaft 12 outgoing compressor 54 Compressed air can be supplied. For this purpose, an electric motor 56 that has a converter 58 with the generator 10 electrically connected, are used. From the motor shaft 60 goes the compressor 54 out, over a line 68 with a connection 62 of the free-piston engine 52 connected, the two gas inlets 64 . 66 includes, in which check valves 66 . 68 can be arranged. The inlets 64 . 66 flow into the combustion chambers or chambers 36 . 38 in which, in the drawing, a piston shown as a solid cylinder 72 swingable back and forth. Of course, the piston 72 also a construction according to the 2 exhibit.

Mittig in dem die Verbrennungskammern 36, 38 umfassenden Zylinderraum 74 des Zylinders 22 verläuft ein Gasauslass 76, der in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 72 geschlossen bzw. geöffnet ist. Somit erfolgt die Steuerung über den Kolben 72 selbst, ohne dass zusätzliche Ventile erforderlich sind.In the middle in which the combustion chambers 36 . 38 comprehensive cylinder space 74 of the cylinder 22 runs a gas outlet 76 which depends on the position of the piston 72 closed or opened. Thus, the control is done via the piston 72 even without the need for additional valves.

Das über die Gasauslassöffnung 76 strömende Abgas wird über eine Leitung 78 zum einen der Turbine 16 und zum anderen einer weiteren Turbine 78 zugeleitet, die von der Motorwelle 60 ausgeht.The over the gas outlet 76 flowing exhaust gas is via a pipe 78 on the one hand the turbine 16 and on the other another turbine 78 fed by the motor shaft 60 emanates.

Durch die Verbindung des Gasauslasses mit der Turbine 78 kann nach dem Starten auch ohne Stromzuführung zum Motor 56 der z. B. als Turbolader ausgebildete Verdichter 54 angetrieben werden. Der Motor 56 kann dann bei Bedarf den Verdichter 54 antriebsmäßig unterstützen oder als zusätzlicher Generator z. B. für die Systemversorgung herausgezogen werden. Des Weiteren ergibt sich aus der zeichnerischen Darstellung der 3, dass die Läuferwelle 12 über ein Getriebe 80 mit einer weiteren Welle 82 in Wirkverbindung gesetzt werden kann, so dass die Welle 12 die Funktion einer Abtriebswelle ausübt.By connecting the gas outlet to the turbine 78 can after starting without synonymous Power supply to the motor 56 the z. B. designed as a turbocharger compressor 54 are driven. The motor 56 can then if necessary the compressor 54 drive support or as an additional generator z. B. be pulled out for the system supply. Furthermore, it follows from the graphic representation of 3 that the rotor shaft 12 via a gearbox 80 with another wave 82 can be put into operative connection, so that the shaft 12 performs the function of an output shaft.

Die Lagerung der Wellen 12, 60 kann über Luft- oder Magnetlager erfolgen. Auch besteht die Möglichkeit, die Drehzahl zu verändern, um somit die gewünschte Fördermenge an Druckluft einstellen zu können. Diesbezügliche Möglichkeiten bieten sich bei allen Ausführungsformen. Des Weiteren kann der Generator 10, d. h. die Statorwicklungen gekühlt sein, beispielhaft mit flüssigem Stickstoff. Auch können supraleitende Materialien für die Statorwicklung zum Einsatz gelangen, um geringe Energieverluste in Kauf nehmen zu müssen und dem thermischen Aspekt wegen der drehzahlbedingten kleinen Abmessungen gerecht zu werden. Bei einer Leistung von 100 kW ist der Statordurchmesser in etwa 100 mm bis 150 mm bei einer Länge von in etwa 150 mm bis 250 mm.The storage of the waves 12 . 60 can be done via air or magnetic bearings. It is also possible to change the speed, so as to be able to set the desired flow rate of compressed air. Possibilities in this regard are available in all embodiments. Furthermore, the generator 10 that is, the stator windings are cooled, for example, with liquid nitrogen. Also, superconducting materials for the stator winding can be used to have to accept low energy losses and to meet the thermal aspect because of the speed-related small dimensions. At a power of 100 kW, the stator diameter is about 100 mm to 150 mm with a length of about 150 mm to 250 mm.

Anhand des Ausführungsbeispiels der 4 soll verdeutlicht werden, dass ein mehrstufig vorverdichtetes Gas einem Freikolbenmotor 84 zugeführt wird. Hierzu gehen von einer Welle 86 eines Elektromotors 88 Verdichter 90, 92 aus, die druckluftmäßig in Verbindung stehen. Von dem strömungsmäßig hinteren Verdichter 90 führt sodann eine Leitung 94 zu Einlassöffnungen 96, 98 des Freikolbenmotors 84, also zu den Verbrennungsräumen 36, 38 aus. Von der Bewegung des Kolbens 72 werden Auslassöffnungen 100, 102 abgesperrt oder geöffnet, um entsprechend den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 die Turbine 16, d.h. dessen Turbinenrad mit Abgas zu beaufschlagen. Dabei besteht ergänzend die Möglichkeit, dass den Verbrennungsräumen 36, 38 über eine Leitung 104 vorverdichtete Luft über eine Einlassöffnung 106 zugeführt wird, die im Mittenbereich des Zylinderraums 74 mündet. Die Leitung 104 geht dabei von einer der 3 entsprechenden Einheit aus, die aus dem Verdichter 54, Elektromotor 56 und Turbine 78 besteht. Allerdings ist im Ausführungsbeispiel der 4 der Motor 56 elektrisch nicht mit dem Generator 10 verbunden, gleichwenn dies möglich wäre.With reference to the embodiment of 4 should be clarified that a multi-stage precompressed gas a free-piston engine 84 is supplied. To do this go from a wave 86 an electric motor 88 compressor 90 . 92 out, the compressed air connected. From the downstream compressor 90 then leads a line 94 to inlet openings 96 . 98 of the free-piston engine 84 So, to the combustion chambers 36 . 38 out. From the movement of the piston 72 be outlet openings 100 . 102 shut off or opened to according to the embodiments of the 1 to 3 the turbine 16 , ie to act on the turbine wheel with exhaust gas. In addition, there is the possibility that the combustion chambers 36 . 38 over a line 104 precompressed air via an inlet opening 106 is fed, in the middle region of the cylinder space 74 empties. The administration 104 goes by one of the 3 corresponding unit coming out of the compressor 54 , Electric motor 56 and turbine 78 consists. However, in the embodiment of the 4 the motor 56 not electrically with the generator 10 connected, if possible.

Ein Energiewandlersystem gemäß der 5 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen im Wesentlichen dadurch, dass ein Freikolbenmotor 108 eingesetzt wird, dessen Kolben 110 kühlbar ist. Hierzu gehen von den Stirnflächen 112, 114 des Kolbens 110 Hohlwellen 116, 118 aus, die in eine Durchgangsöffnung 120 des Kolbens 110 übergehen, die koaxial zur Längsachse 122 des Kolbens 110 verläuft.An energy conversion system according to 5 differs from the previous embodiments essentially in that a free-piston engine 108 is used, the piston 110 is coolable. To do this, go from the faces 112 . 114 of the piston 110 hollow shafts 116 . 118 out, in a through hole 120 of the piston 110 go over, coaxial with the longitudinal axis 122 of the piston 110 runs.

Somit besteht die Möglichkeit, durch die Hohlwellen 116, 118 ein Kühlfluid strömen zu lassen, durch das der Kolben 110 und damit der Zylinder 22, also das Gehäuse des Freikolbenmotors 108 gekühlt wird.Thus, there is the possibility through the hollow shafts 116 . 118 to flow a cooling fluid through which the piston 110 and thus the cylinder 22 , So the housing of the free-piston engine 108 is cooled.

Die Steuerung der Gasauslässe 100, 102 erfolgt entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 4. Ferner mündet in dem Zylinderraum 74 in dessen Mittenbereich die Gaseintrittsöffnung 106, die über die Leitung 104 mit dem Verdichter 14 verbunden ist, der abweichend von dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 in Bezug auf die Turbine 16 auf der gegenüberliegenden Seite des Generators 10 von der Welle 12 ausgeht.The control of the gas outlets 100 . 102 takes place according to the embodiment of 4 , Further, flows into the cylinder chamber 74 in the middle region of the gas inlet opening 106 over the line 104 with the compressor 14 is different from the embodiment of the 1 and 2 in terms of the turbine 16 on the opposite side of the generator 10 from the wave 12 emanates.

Eine der 1 und 2 entsprechende Anordnung von Turbine 16 und Verdichter 14 findet sich in der 6, wobei der Verdichter 14 und die Turbine 16 strömungstechnisch mit den Verbrennungskammern 36, 38 bzw. dem Zylinderraum 74 des Gehäuses 22 entsprechend den Erläuterungen nach 5 verbunden sind. Abweichend von dieser Darstellung wird ein ungekühlter Kolben benutzt, der dem der 4 entspricht.One of the 1 and 2 corresponding arrangement of turbine 16 and compressors 14 is found in the 6 , where the compressor 14 and the turbine 16 fluidically with the combustion chambers 36 . 38 or the cylinder space 74 of the housing 22 according to the explanations 5 are connected. Deviating from this illustration, an uncooled piston is used, which is the 4 equivalent.

Das Ausführungsbeispiel der 7 ist in Bezug auf das der 6 dahingehend weitergebildet, dass von der Generatorwelle 12, und zwar auf der gegenüberliegenden Seite von dem Verdichter 14 und der Turbine 16 ein weiterer Verdichter 124 ausgeht, der die Funktion eines Turbokompressors ausüben kann, um Druckluft zu erzeugen, die einem Verbraucher zuzuführen ist oder z.B. einer Turbopumpe für flüssige Medien ausüben kann.The embodiment of 7 is in terms of the 6 further developed such that of the generator shaft 12 on the opposite side of the compressor 14 and the turbine 16 another compressor 124 starting, which can perform the function of a turbo compressor to produce compressed air, which is to be supplied to a consumer or exert, for example, a turbo pump for liquid media.

Eine weitere Möglichkeit einer Energiewandlung ergibt sich aus der 8, der ein System zu entnehmen ist, das in Bezug auf den Generator 10, den Verdichter 14, der Turbine 16 sowie den Gasein- und -austrittsöffnungen 102, 104, 106 des Zylinderraums 74 funktionell dem Ausführungsbeispiel der 6 entspricht. Abweichend hiervon weist ein Freikolbenmotor 126 einen Kolben 128 auf, der als Magnet ausgebildet ist oder einen solchen enthält, wobei der Zylinderraum 74 umfangsseitig von einer oder mehreren Spulen 128 umgeben ist, so dass bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 128 Strom induziert wird. Werden mehrere Spulen 128 mit Strom beaufschlagt, so ergibt sich die Wirkung eines Starters.Another possibility of an energy conversion results from the 8th which is a system to extract in relation to the generator 10 , the compressor 14 , the turbine 16 as well as the gas inlet and outlet openings 102 . 104 . 106 of the cylinder space 74 functionally the embodiment of 6 equivalent. Deviating from this, a free-piston engine 126 a piston 128 on, which is designed as a magnet or contains such, wherein the cylinder chamber 74 circumferentially of one or more coils 128 is surrounded, so that during the reciprocation of the piston 128 Current is induced. Become several coils 128 energized, the result is the effect of a starter.

Die Ausführungsbeispiele der 9 und 10 stimmen bezüglich Generator 10, Verdichter 14 und Turbine 16 mit den zuvor erläuterten Beispielen überein. Auch ist die Möglichkeit gegeben, die Welle 12 des Generators 10 als Antriebswelle zu nutzen, um diese über das Getriebe 80 mit einer Antriebswelle 82 zu verbinden. Ferner wird in den 9 und 10 prinzipiell angedeutet, dass als Verdichter 14 beliebige Bauarten eingesetzt werden können. So ist in 9 beispielhaft ein Roots-Gebläse 124 und in 10 ein Flügelzellenverdichter 126 dargestellt.The embodiments of the 9 and 10 agree on generator 10 , Compressor 14 and turbine 16 with the previously explained examples. Also, the opportunity is given to the wave 12 of the generator 10 as a drive shaft to use this over the gearbox 80 with a on drive shaft 82 connect to. Furthermore, in the 9 and 10 in principle indicated that as a compressor 14 Any type can be used. So is in 9 an example of a Roots blower 124 and in 10 a vane compressor 126 shown.

Abweichend von den zuvor erläuterten Ausführungsformen gelangen Freikolbenmotoren 128 bzw. 130 zum Einsatz, die zwei gegensinnig schwingende Kolben 132, 134 aufweisen.Deviating from the embodiments described above, free-piston engines arrive 128 respectively. 130 used, the two oppositely oscillating piston 132 . 134 exhibit.

Dabei ist in 9 die zwischen den innenliegenden Verbrennungsräumen 136, 138 verlaufende Trennwand 140 durchbrochen, wohingegen diese in 10 geschlossen und mit dem Bezugszeichen 142 gekennzeichnet ist.It is in 9 between the internal combustion chambers 136 . 138 extending partition 140 broken, whereas those in 10 closed and with the reference numeral 142 is marked.

Die Öffnung 141 in der Trennwand 140 des Freikolbenmotors 128 zusammen mit einer die äußeren Verbrennungsräume 144, 146 verbindenden Leitung 143 bietet die Möglichkeit, dass sämtliche Verbrennungsräume 136, 138, 144, 146 gasdynamisch verbunden sind. Ansonsten erfolgt eine Konstruktion bezüglich Gasein- und -auslasse, wie diese der 4 bis 6 zu entnehmen ist, also ein ventilloses Öffnen und Schließen der Gaseintritts- und -austrittsöffnungen 102, 104, 106, so dass gleiche Bezugszeichen verwendet werden.The opening 141 in the partition 140 of the free-piston engine 128 along with one the outer combustion chambers 144 . 146 connecting line 143 offers the possibility that all combustion chambers 136 . 138 . 144 . 146 are connected gas-dynamically. Otherwise, there is a construction with respect to gas inlet and outlet, as this 4 to 6 it can be seen, so valveless opening and closing of the gas inlet and outlet openings 102 . 104 . 106 , so that the same reference numerals are used.

Die Verbrennungsräume 144, 136 bzw. 138, 146 eines jeden Kolbens 132, 134 sind in zuvor beschriebener Weise mit dem Verdichter 14 bzw. der Turbine 16 verbunden.The combustion chambers 144 . 136 respectively. 138 . 146 of each piston 132 . 134 are in the previously described manner with the compressor 14 or the turbine 16 connected.

Anhand der 11 soll verdeutlicht werden, dass die Möglichkeit besteht, nicht nur elektrische Energie zu erzeugen, sondern auch Kühlluft. Hierzu ist das Ausführungsbeispiel der 6 dahingehend weitergebildet, dass von der Welle 12, und zwar in Bezug auf den Generator 10 auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Verdichter 14 und der Turbine 16, ein Entspanner 148 ausgeht, der über einen Wärmetauscher mit einer Leitung 50 mit einer Leitung 152 verbunden ist, über die der Verdichter 14 mit dem Gaseinlass 106 verbunden ist. Somit besteht mit konstruktiv einfachen Maßnahmen die Möglichkeit, Kühlluft zu erzeugen.Based on 11 should be clarified that there is the possibility not only to generate electrical energy, but also cooling air. For this purpose, the embodiment of 6 further developed such that of the shaft 12 , in relation to the generator 10 on the opposite side to the compressor 14 and the turbine 16 , a relaxer 148 going out, via a heat exchanger with a pipe 50 with a line 152 connected via the compressor 14 with the gas inlet 106 connected is. Thus, with structurally simple measures, it is possible to generate cooling air.

Eine alternative Ausführungsform ergibt sich aus der 12. Diese unterscheidet sich von der der 11 dahingehend, dass auf der Welle 12 ein weiterer Verdichter 154 angeordnet ist, der über einen Wärmetauscher 156 mit einem Entspanner 158 strömungstechnisch verbunden ist, um Kühlluft zu erzeugen. Die Druckluft des Verdichters 154 wird dabei nicht dem Freikolbenmotor zugeführt. Ansonsten entspricht der Aufbau der 12 dem der 6.An alternative embodiment results from the 12 , This is different from the one of 11 to the effect that on the shaft 12 another compressor 154 is arranged, via a heat exchanger 156 with a relaxer 158 fluidically connected to produce cooling air. The compressed air of the compressor 154 is not supplied to the free-piston engine. Otherwise, the structure of the 12 the the 6 ,

Wurde an Hand der 9 und 10 prinzipiell verdeutlicht, dass ein erfindungsgemäß zum Einsatz gelangender Freikolbenmotor mehr als einen Kolben aufweisen kann, so vermitteln die zeichnerischen Darstellungen der 13 bis 18 die Möglichkeit, Freikolbenmotoren mit mehr als zwei Kolben einzusetzen.Was on hand of the 9 and 10 clarifies in principle that an inventively used free piston engine can have more than one piston, so convey the drawings of the 13 to 18 the possibility of using free-piston engines with more than two pistons.

Ein in der 13 dargestellter Freikolbenmotor 160 weist insgesamt sechs Kolben 162, 164, 166, 168, 170, 172 auf, die in zwei Gruppen 161, 163 unterteilt sind, und zwar die Kolben 162, 164, 166 einerseits und die Kolben 168, 170, 172 andererseits. Dabei wird der Freikolbenmotor 160 derart betrieben, dass die in jeder Gruppe 161, 163 vorhandenen Kolben 162, 164, 166 bzw. 168, 170, 172 gleichsinnig schwingen, jedoch die Gruppen gegensinnig zueinander. Die Versorgung mit Druckluft erfolgt in gewohnter Weise über den Verdichter 14, der über eine Leitung 174 mit Einlässen 176, 178, 180, 182, 184, 186 nicht näher gekennzeichneter Verbrennungsräume verbunden ist, die von jeweiligen Kolben 162, 164, 166, 168, 170, 172 begrenzt sind. Die Brennräume sind über Druckausgleichsleitungen 191, 193 miteinander verbunden, ohne dass dies ein zwingendes Merkmal ist.An Indian 13 illustrated free piston engine 160 has a total of six pistons 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 on that in two groups 161 . 163 are divided, namely the piston 162 . 164 . 166 on the one hand and the pistons 168 . 170 . 172 on the other hand. This is the free-piston engine 160 operated in such a way that in each group 161 . 163 existing pistons 162 . 164 . 166 respectively. 168 . 170 . 172 swing in the same direction, but the groups in opposite directions to each other. The supply of compressed air takes place in the usual way via the compressor 14 who has a lead 174 with inlets 176 . 178 . 180 . 182 . 184 . 186 Combustion spaces, which are not identified in more detail, are connected to the respective pistons 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 are limited. The combustion chambers are via pressure equalization lines 191 . 193 connected without this being a mandatory feature.

Die Auslässe der entsprechenden Verbrennungsräume sind über eine gemeinsame Leitung 192 mit der Turbine 16 verbunden, dessen Rad in zuvor beschriebener Weise von der Welle 12 des Generators 10 ausgeht. Dabei kann die Welle 12 über ein Getriebe 80 mit einer weiteren Welle 82 mechanisch gekoppelt sein. Beispielhaft sind zwei der Gasauslässe mit den Bezugszeichen 188, 190 gekennzeichnet.The outlets of the respective combustion chambers are via a common line 192 with the turbine 16 connected, the wheel in the manner previously described by the shaft 12 of the generator 10 emanates. It can be the wave 12 via a gearbox 80 with another wave 82 be mechanically coupled. By way of example, two of the gas outlets with the reference numerals 188 . 190 characterized.

Sind die Kolben 162, 164, 166, 168, 170, 172 in Reihe angeordnet, so besteht auch die Möglichkeit einer Ringanordnung, wie dies prinzipiell aus der 14 erkennbar ist. In einem Motorgehäuse 194 erstrecken sich auf einem Kreis Zylinderräume 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, in denen nicht dargestellte Kolben hin und her bewegbar sind. Die Gaseinlässe, von denen einer das Bezugszeichen 112 trägt, sind untereinander und mit dem Verdichter 14 verbunden. Die Gasauslässe, von denen wiederum einer rein beispielhaft gekennzeichnet und mit dem Bezugszeichen 214 versehen ist, münden in einen gemeinsamen Kanal 216, der zu der Turbine 16 führt.Are the pistons 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 arranged in series, so there is also the possibility of a ring arrangement, as this in principle from 14 is recognizable. In a motor housing 194 extend on a circle cylinder chambers 196 . 198 . 200 . 202 . 204 . 206 . 208 . 210 in which pistons not shown are movable back and forth. The gas inlets, one of which is the reference numeral 112 carries, are with each other and with the compressor 14 connected. The gas outlets, one of which in turn is identified purely by way of example and with the reference numeral 214 is provided, open into a common channel 216 that's to the turbine 16 leads.

Die einzelnen Zylinderräume 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210 sind untereinander verbunden. Dabei kann die Verbindung durch nicht dargestellte Ventile abgesperrt werden, wenn z.B. eine Teillast gewünscht ist bzw. wenn Zylinder individuell vorzugsweise paarweise zu- oder abgeschaltet werden.The individual cylinder chambers 196 . 198 . 200 . 202 . 204 . 206 . 208 . 210 are interconnected. In this case, the connection can be shut off by valves, not shown, for example, if a partial load is desired or if cylinders are individually preferably switched on or off in pairs.

Ist nach dem Ausführungsbeispiel der 13 eine Anordnung mit unabhängig voneinander bewegten Kolben dargestellt, die also mechanisch nicht gekoppelt sind, deren Bewegung jedoch elektronisch synchronisiert werden kann, so zeigt das Ausführungsbeispiel der 16 die Möglichkeit, die in Gruppen 161, 163 zusammengefasste Kolben 162, 164, 166, bzw. 168, 170, 172 mechanisch jeweils über eine gemeinsame Kolbenstange 218 bzw. 220 zu verbinden. Auch im Ausführungsbeispiel der 16 weist der dargestellte Freikolbenmotor 222 insgesamt sechs Kolben auf, die in die Gruppen 161, 163 zusammengefasst sind. Insoweit werden die Bezugszeichen entsprechend der 13 verwendet. Anzumerken ist jedoch, dass die Anzahl der Kolben auch kleiner und insbesondere größer sein kann.Is the embodiment of the 13 an arrangement shown with independently moving pistons, ie the mechanical are not coupled, but whose movement can be electronically synchronized, so the embodiment of the 16 the possibility of being in groups 161 . 163 combined pistons 162 . 164 . 166 , respectively. 168 . 170 . 172 mechanically via a common piston rod 218 respectively. 220 connect to. Also in the embodiment of 16 has the illustrated free piston engine 222 a total of six pistons in the groups 161 . 163 are summarized. In that regard, the reference numerals corresponding to 13 used. It should be noted, however, that the number of pistons can also be smaller and in particular larger.

Die Kolbenstangen 218, 220 können zur Gewichtsreduzierung als Hohlwellen ausgebildet und gegebenenfalls mit einem Kühlfluid beaufschlagt werden. Die einzelnen Verbrennungskammern des Freikolbenmotors 222, die von den Kolben 162, 164, 166, 168, 170, 172 abgeschlossen werden, sind entsprechend der 16 über Leitungen 174, 192 mit dem Verdichter 14 bzw. der Turbine 16 verbunden. Insoweit werden gleiche Bezugszeichen verwendet.The piston rods 218 . 220 can be designed as a hollow shaft for weight reduction and optionally acted upon by a cooling fluid. The individual combustion chambers of the free-piston engine 222 that of the pistons 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 are completed according to the 16 via lines 174 . 192 with the compressor 14 or the turbine 16 connected. In that regard, like reference numerals are used.

Ergänzend oder alternativ kann der Freikolbenmotor 222 auch als Pumpe benutzt werden. So gehen von den Gruppen 161, 163 der Kolben 162, 164, 166 bzw. 168, 170, 172 gegenüber der Innenwandung 224 des Freikolbenmotorgehäuses abgedichtete zylinderförmige Kolbenscheiben 226, 228 aus, die einen Raum 230 begrenzen, der einen Einlass 232 und einen Auslass 234 aufweist. Da sich die Gruppen 161, 163 der Kolben 162, 164, 166, 168, 170, 172 gegensinnig bewegen, wird das Volumen des Raums 230 entsprechend verkleinert und vergrößert, so dass sich eine Pumpenwirkung ergibt.Additionally or alternatively, the free-piston engine 222 also be used as a pump. So go from the groups 161 . 163 The piston 162 . 164 . 166 respectively. 168 . 170 . 172 opposite the inner wall 224 the free piston engine housing sealed cylindrical piston discs 226 . 228 out, which is a room 230 limit, an inlet 232 and an outlet 234 having. Because the groups 161 . 163 The piston 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 moving in opposite directions will increase the volume of the room 230 correspondingly reduced and enlarged, so that there is a pump effect.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 17, dem ein Freikolbenmotor 236 zu entnehmen ist, der einen prinzipiellen Aufbau wie der der 16 zeigt, besteht neben der Pumpwirkung zusätzlich die Möglichkeit, dass die Kolbenscheiben 226, 228 weitere Kammern 238, 240 begrenzen, die mit den als Hohlwellen ausgebildeten Kolbenstangen 218, 220 verbunden sind, um diese zur Kühlung mit Luft durchströmen zu lassen.In the embodiment of the 17 , which is a free-piston engine 236 is to be taken from a basic structure as the 16 shows, in addition to the pumping action in addition the possibility that the piston discs 226 . 228 more chambers 238 . 240 limit, with the trained as hollow shafts piston rods 218 . 220 are connected to flow through them for cooling with air.

Die 17 verdeutlicht zusätzlich, dass die von dem Raum 230 stammende Luft einer Luftkonditioniereinrichtung 240 zugeführt werden kann. Hierzu ist der Raum 230 über eine Leitung 242 mit einem Verdichter 244 verbunden, der lufttechnisch über einen Wärmetauscher 246 zu einem Entspanner 248 führt, dem Kühlluft zu entnehmen ist. Verdichter 244 und Entspanner 248 gehen von einer Welle 250 eines Generators 252 aus. Die von dem Raum 230 stammende Druckluft kann auch zur Nachoxidierung und Beimischung zu den Heißgasen nach Verlassen der Brennräume zur Erhöhung des Massendurchsatzes verwendet werden.The 17 clarifies in addition that of the room 230 originating air an air conditioning 240 can be supplied. This is the room 230 over a line 242 with a compressor 244 connected, the ventilation technology via a heat exchanger 246 to a relaxer 248 leads, the cooling air can be seen. compressor 244 and relaxers 248 go from a wave 250 a generator 252 out. The one from the room 230 Compressed air can also be used for post-oxidation and admixture with the hot gases after leaving the combustion chambers to increase the mass flow rate.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 18 gehen von den Kolbenstangen 218, 220 zwar von ihren einander zugewandten Endbereichen nicht dargestellte Magnete aus, denen eine oder mehrere Spulen 252 zugeordnet sind, die koaxial die Magnete umgeben, um elektrische Energie zu erzeugen. Umgekehrt, also wenn mehrere Spulen 252 nacheinander mit Strom beaufschlagt werden, ergibt sich die Funktion eines linearen Starters. Ansonsten weist der der 18 zu entnehmende Freikolbenmotor eine Konstruktion auf, die denen der 16 und 17 entspricht, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird.In the embodiment of the 18 go from the piston rods 218 . 220 Although from their mutually facing end portions not shown magnets from which one or more coils 252 are coaxially surrounded the magnets to generate electrical energy. Conversely, so if several coils 252 be energized successively, the function of a linear starter. Otherwise, the one of the 18 to be taken free piston engine on a construction that those of 16 and 17 corresponds, so that reference is made to the relevant remarks.

Der 15 ist ein Freikolbenmotor 253 zu entnehmen, dessen Brennräume 292, 294 mit mehrstufig vorverdichteter Druckluft beaufschlagt werden. Dabei erfolgt in dem Motorgehäuse selbst eine weitere Vorverdichtung der Druckluft. Ein Teil der Mehrstufigkeit kann zum einen durch gesonderte Vorverdichteranordnungen erfolgen, wie diese den 3 oder 4 zu entnehmen sind. Dabei kann eine Vorverdichtung auch ohne Abgasunterstützung erfolgen.Of the 15 is a free-piston engine 253 to refer to its combustion chambers 292 . 294 be subjected to multi-stage precompressed compressed air. In this case, a further pre-compression of the compressed air takes place in the motor housing itself. Part of the multistage can be done on the one hand by separate Vorverdichteranordnungen, as these the 3 or 4 can be seen. In this case, a pre-compression can also take place without exhaust gas support.

Im Ausführungsbeispiel der 15 ist eine Vorverdichtungsstufe 254 prinzipiell eingezeichnet, die einen Elektromotor 256 mit Welle 262 sowie mit auf gegenüberliegenden Seiten von dem Elektromotor 256 angeordneten Verdichtern 258, 260 umfasst. Von dem strömungsmäßig zweiten Verdichter 260 führt eine Leitung 264 zu Anschlüssen 263, 265, die in dem Gehäuse bzw. Zylinder 282 des Freikolbenmotors 252 münden, und zuvor in Verdichtungsräumen 266, 267, die durch eine Kolbenscheibe 272 getrennt sind, die mit einer ersten Kolbenstange 276 eines Kolbens 280 des Freikolbenmotors 252 verbunden ist. Die Vorverdichtungsräume 266, 267 sind über Leitungen 268, 269 mit Verdichtungsräumen 270, 271 verbunden, die in Bezug auf den Kolben 280 gegenüberliegend zu den Verdichtungsräumen 266, 267 angeordnet sind. Die Verdichtungsräume 270, 271 sind durch eine weitere Kolbenscheibe 274 getrennt, die von einer zweiten Kolbenstange 277 ausgeht. Die Kolbenscheiben 272, 274 üben folglich die Bewegung des Kolbens 280 mit aus.In the embodiment of 15 is a precompaction stage 254 drawn in principle, the an electric motor 256 with wave 262 as well as on opposite sides of the electric motor 256 arranged compressors 258 . 260 includes. From the fluid second compressor 260 leads a line 264 to connections 263 . 265 in the housing or cylinder 282 of the free-piston engine 252 lead, and previously in compression areas 266 . 267 passing through a piston disc 272 are separated, with a first piston rod 276 a piston 280 of the free-piston engine 252 connected is. The precompression rooms 266 . 267 are over lines 268 . 269 with compression areas 270 . 271 connected with respect to the piston 280 opposite to the compression chambers 266 . 267 are arranged. The compaction rooms 270 . 271 are through another piston disc 274 separated by a second piston rod 277 emanates. The piston discs 272 . 274 thus practice the movement of the piston 280 with out.

Durch eine diesbezügliche Anordnung erfolgt eine mehrstufige Vorverdichtung, und zwar die erste Vorverdichtung über die Verdichter 258, 260 und weitere Vorverdichtungen in den Kammern 266, 267, 270, 271. Die Kammern 270, 271 sind sodann über Anschlüsse 284, 286 mit einem Druckspeicher 288 verbunden, der wiederum über die gestrichelt dargestellte Verbindung 290 mit den Verbrennungskammern 292, 294 des Freikolbenmotors 252 verbunden sind.By a related arrangement is a multi-stage pre-compression, namely the first pre-compression on the compressor 258 . 260 and further precompressions in the chambers 266 . 267 . 270 . 271 , The chambers 270 . 271 are then over connections 284 . 286 with a pressure accumulator 288 connected, in turn, via the connection shown in dashed lines 290 with the combustion chambers 292 . 294 of the free-piston engine 252 are connected.

Alternativ oder ergänzend kann eine abgasunterstützte Vorverdichtung erfolgen. Hierzu ist eine Vorverdichtungseinheit 296 mit Elektromotor 298 vorgesehen, von dessen Welle 300 eine Turbine 302 und ein Verdichter 304 ausgeht. Die Turbine 302 ist über eine Leitung 306 mit Auslässen 308, 310 der Verbrennungskammern 292, 294 verbunden und der Verdichter 304 mit den Kammern 266, 267 über die Anschlüsse 263, 265, zu denen die Leitung 264 führt.Alternatively or additionally, an exhaust-assisted pre-compression can take place. This is a pre-compression unit 296 with electric motor 298 in front seen from its shaft 300 a turbine 302 and a compressor 304 emanates. The turbine 302 is over a line 306 with outlets 308 . 310 the combustion chambers 292 . 294 connected and the compressor 304 with the chambers 266 . 267 over the connections 263 . 265 to which the line 264 leads.

Die in den Vorverdichterräumen 266, 267 vorverdichtete Luft wird – wie zuvor beschrieben – über die Leitungen 268, 269 zu den Vorverdichterräumen 270, 271 geführt, die über die Leitungen 284, 286 mit dem Druckspeicher 288 verbunden sind. Dieser ist bei abgas unterstützter Vorverdichtung mit den Verbrennungsräumen 292, 294 über einen mittig verlaufenden Einlass 312 verbunden.The in the Vorverdichterräumen 266 . 267 Pre-compressed air is - as described above - over the lines 268 . 269 to the pre-compressor rooms 270 . 271 passed over the wires 284 . 286 with the accumulator 288 are connected. This is at exhaust assisted pre-compression with the combustion chambers 292 . 294 via a central inlet 312 connected.

Ferner ergibt sich aus der 15, dass in den Leitungen 268, 269 ein Wärmetauscher 314 angeordnet sein kann.Furthermore, it follows from the 15 that in the pipes 268 . 269 a heat exchanger 314 can be arranged.

Der 19 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Kolbens 316 eines Freikolbenmotors 318 zu entnehmen, der in zuvor beschriebener Weise mit dem Verdichter 12 und der Turbine 14 lufttechnisch verbunden ist. Zum Starten kann der Generator 10 als Elektromotor genutzt werden.Of the 19 is a preferred embodiment of a piston 316 a free-piston engine 318 to remove the previously described manner with the compressor 12 and the turbine 14 connected by ventilation. To start, the generator 10 be used as an electric motor.

Der Kolben 316, der bevorzugterweise als Hohlzylinderkolben ausgebildet ist, weist zwei zueinander beabstandete vorzugsweise umlaufende Nuten 320, 322 auf, von denen in Längsrichtung des Kolbens 316 verlaufende und in die jeweilige nahe liegende Stirnfläche 324, 326 mündende Kanäle 328, 330, 332, 334 ausgehen, über die vorverdichtete Luft dem jeweiligen Verbrennungsraum 336 bzw. 338 zugeführt wird. Hierzu verlaufen die umlaufenden Nuten 320, 322 derart zueinander und zu den Stirnflächen 324, 326 beabstandet, dass in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens in jeweiliger Totpunktlage eine Verbindung mit einer Gaseinlassöffnung 340 besteht. Ferner gehen von den Verbrennungsräumen 336, 338 in gewohnter Weise Auslasskanäle 342, 344 aus, die zu der Turbine 14 führen.The piston 316 , which is preferably designed as a hollow cylinder piston, has two mutually spaced preferably circumferential grooves 320 . 322 on, of which in the longitudinal direction of the piston 316 extending and in the respective proximate end face 324 . 326 opening channels 328 . 330 . 332 . 334 go out, over the pre-compressed air to the respective combustion chamber 336 respectively. 338 is supplied. For this purpose, the circumferential grooves 320 . 322 such to each other and to the faces 324 . 326 spaced, that in dependence on the position of the piston in each dead center position a connection with a gas inlet opening 340 consists. Further, go from the combustion chambers 336 . 338 in the usual way outlet channels 342 . 344 out to the turbine 14 to lead.

Ein der 19 entsprechender Energiewandler ist in 20 als Turbopropantrieb für die Luftfahrt ist in der 20 dargestellt, wobei die der 19 entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Ergänzend geht von der Welle 12 ein Propeller 346 aus.One of the 19 corresponding energy converter is in 20 As turbo propulsion for aviation is in the 20 shown, wherein the 19 corresponding elements are provided with the same reference numerals. Complementing the wave 12 a propeller 346 out.

Den 21 bis 23 sind Energiewandlersysteme zu entnehmen, die zum Einsatz bzw. Antrieb von bemannten oder unbemannten Fluggeräten, insbesondere ultraleichten Fluggeräten, Segelflugzeugen oder als Hilfsaggregate bestimmt sind. So sind verschiedene Ausführungsformen von Luftstrahltriebwerken 348, 350, 352 dargestellt, die ein Gehäuse 354 mit in diesem hin und her bewegbaren Kolben 356, 358 umfassen, durch den der von dem Gehäuse 354 umgebene Zylinderraum 360 in Verbrennungsräume 362, 364 unterteilt wird.The 21 to 23 are energy converter systems refer to the use or drive of manned or unmanned aircraft, especially ultralight aircraft, gliders or auxiliary equipment. Such are various embodiments of jet engines 348 . 350 . 352 shown a housing 354 with in this reciprocating piston 356 . 358 by which of the housing 354 surrounded cylinder space 360 in combustion chambers 362 . 364 is divided.

Dabei unterscheiden sich die Kolben 356, 358 im Wesentlichen dadurch, dass der Kolben 358 ein Vollzylinder und der Kolben 356 dahingehend massenmäßig leichter ausgebildet ist, dass der Kolben aus zwei Stirnwandungen 357, 359 sowie einen diese verbindenden Hohlzylinder 361 besteht, dessen Außendurchmesser erheblich kleiner als der der Kolbenstirnwandung 357, 359 ist. Es ergibt sich im Schnitt eine H-Form.The pistons differ 356 . 358 essentially by the fact that the piston 358 a solid cylinder and the piston 356 to the extent massively lighter that the piston of two end walls 357 . 359 and a hollow cylinder connecting them 361 whose outer diameter is considerably smaller than that of the Kolbenstirnwandung 357 . 359 is. It results in the average H-shape.

Unabhängig hiervon weist jeder Kolben 356, 358 eine Durchgangsöffnung 366 auf, die auf eine Gasaustrittsöffnung 368 bzw. Austrittsdüse 370 ausgerichtet ist.Regardless, each piston has 356 . 358 a passage opening 366 on that on a gas outlet 368 or outlet nozzle 370 is aligned.

Damit in den Verbrennungsräumen 322, 364 Kraftstoffgasgemisch im erforderlichen Umfang verdichtet werden kann, geht von der zu der Abgasaustrittsöffnung 368 bzw. Austrittsdüse 370 gegenüberliegenden Stirnwand 372 des hinteren Verbrennungsraums 362 ein gegebenenfalls endseitig spitz zulaufendes Zylinderelement 373, 374 aus, der die Durchgangsöffnung 366 beim Bewegen des Kolbens 356, 358 in Richtung der Stirnwand 372 verschließt.So in the combustion chambers 322 . 364 Fuel gas mixture can be compressed to the extent required, goes from the to the exhaust gas outlet opening 368 or outlet nozzle 370 opposite end wall 372 of the rear combustion chamber 362 an optionally end tapered cylinder element 373 . 374 off, the the through hole 366 when moving the piston 356 . 358 in the direction of the front wall 372 closes.

Um die Verdichtung in dem Verbrennungsraum 364 zu ermöglichen, geht von der gasaustrittsseitig verlaufenden Stirnfläche 376 des Kolbens 356, 358 ein Hohlzylinder 378 aus, der fluchtend in die Durchgangsöffnung 366 übergeht und eine Erstreckung derart aufweist, dass bei Bewegen des Kolbens 356, 358 in Richtung der Abgasaustrittsöffnung 368 bzw. -düse 370 diese gegenüber dem Verbrennungsraum 364 abgeschlossen ist.To the compression in the combustion chamber 364 to allow, goes from the gas outlet side extending face 376 of the piston 356 . 358 a hollow cylinder 378 from, the aligned in the passage opening 366 passes over and has an extent such that when moving the piston 356 . 358 in the direction of the exhaust gas outlet opening 368 or nozzle 370 these opposite the combustion chamber 364 is completed.

In gewohnter Weise gehen – wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen gleichfalls – vorzugsweise von den Stirnbegrenzungswandungen der Verbrennungskammern 362, 364 Kraftstoffeinspritzdüsen aus. Vorverdichtete Luft gelangt in die Brennkammern 362, 364 über eine Einlassöffnung 380, wobei bei mittiger Anordnung eine einzige Eintrittsöffnung benötigt wird. Selbstverständlich kann jedem Verbrennungsraum 362, 364 eine gesonderte Eintrittsöffnung zugeordnet werden. Ferner besteht die Möglichkeit, zusätzlich Druckluft über Anschlüsse 382, 384 in die Verbrennungsräume 362, 364 einzuspeisen.In the usual way - as in the other embodiments also - preferably from the Stirnbegrenzungswandungen the combustion chambers 362 . 364 Fuel injectors off. Pre-compressed air enters the combustion chambers 362 . 364 via an inlet opening 380 , wherein in central arrangement a single inlet opening is needed. Of course, every combustion chamber can 362 . 364 be assigned a separate inlet opening. There is also the option of additional compressed air via connections 382 . 384 into the combustion chambers 362 . 364 feed.

Bei den Ausführungsbeispielen der 22, 23 ist die Möglichkeit gegeben, dass in die Austrittsdüse 370 zusätzlich Kraftstoff zum Verbrennen des noch vorhandenen Sauerstoffs eingespritzt wird. Ferner kann die Austrittsdüse 370 von einem Rohr 386 koaxial umgeben werden, um den Strahlschub zu beeinflussen.In the embodiments of the 22 . 23 there is the possibility of that in the outlet nozzle 370 In addition, fuel is injected to burn the remaining oxygen. Furthermore, the outlet nozzle 370 from a pipe 386 Coaxially surrounded to influence the jet thrust.

Ein Jetantrieb 388 ist prinzipiell in der 28 dargestellt. Der Antrieb 388 umfasst dabei zwei gegensinnig schwingende Kolben 390, 392, wie dies prinzipiell in der 10 dargestellt und erläutert worden ist. Die Kolben 390, 392, die die Geometrie eines Zylinders aufweisen, sind in Verbrennungsräumen 394, 396 bzw. 398, 400 hin und her bewegbar. Die Verbrennungsräume 394, 396 bzw. 398, 400 sind über mehrere die Wandung des die Verbrennungsräume 394, 396, 398, 400 umgebenden Zylinders 402 durchsetzende Abgasaustrittsöffnungen 404, 406 verlaufen, die in einem Ringraum 408 verbunden, der in die Austrittsdüse 410 übergeht.A jet engine 388 is in principle in the 28 shown. The drive 388 includes two oppositely oscillating piston 390 . 392 as is the case in principle 10 has been illustrated and explained. The pistons 390 . 392 , which have the geometry of a cylinder, are in combustion chambers 394 . 396 respectively. 398 . 400 movable back and forth. The combustion chambers 394 . 396 respectively. 398 . 400 are over several the wall of the combustion chambers 394 . 396 . 398 . 400 surrounding cylinder 402 passing exhaust gas outlet openings 404 . 406 run in an annulus 408 connected to the outlet nozzle 410 passes.

Dabei besteht die Möglichkeit, in den Ringraum 408, und zwar außerhalb des die Verbrennungsräume 394, 396, 398, 400 umgebenden Gehäuses des die Kolben 390, 392 umfassenden Freikolbenmotors weiteren Kraftstoff einzuspritzen, um vorhandenen Sauerstoff zu verbrennen und somit eine weitere Schuberhöhung zu erzielen.There is a possibility in the annulus 408 , outside of the combustion chambers 394 . 396 . 398 . 400 surrounding housing of the pistons 390 . 392 inject additional fuel to burn existing oxygen and thus to achieve a further thrust increase.

Die den Verbrennungsräumen 394, 396, 398, 400 zuzuführende vorverdichtete Luft kann über eine Vorverdichteranordnung erfolgen, wie diese in 15 dargestellt und erläutert und mit den Bezugszeichen 296 versehen ist. Daher werden entsprechende Bezugszeichen verwendet.The combustion chambers 394 . 396 . 398 . 400 Pre-compressed air to be supplied may be via a pre-compressor arrangement, such as those in US Pat 15 illustrated and explained and with the reference numerals 296 is provided. Therefore, corresponding reference numerals are used.

In die von dem Ringraum 408 ausgehende und zu der Turbine 302 führende Leitung 412 kann gleichfalls Kraftstoff eingespritzt werden (Element 414). Der zwischen der Turbine 302 und dem Verdichter 304 vorhandene Elektromotor 298 kann nach Starten des Antriebs die Funktion eines Generators ausüben, so dass elektrische Energie gewonnen wird.In the of the annulus 408 outgoing and to the turbine 302 leading line 412 it is also possible to inject fuel (element 414 ). The one between the turbine 302 and the compressor 304 existing electric motor 298 can after starting the drive perform the function of a generator, so that electrical energy is obtained.

Aus den zeichnerischen Darstellungen der 21 und 22 ergibt sich des Weiteren, dass durch Staudruck vorverdichtetes Gas in die Verbrennungskammern 362, 364 strömen kann. Hierzu kann nach dem Ausführungsbeispiel der 21 das die Durchgangsöffnung 366 verschließende Zylinderelement 373 als Hohlzylinder, also Rohr ausgebildet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel der 22 ist das die Verbrennungsräume 362, 364 umgebende Gehäuse 354 doppelwandig ausgebildet, so dass ein Ringraum 355 entsteht, über den die benötigte vorverdichtete Luft den Verbrennungsräumen 362, 364 zugeführt wird.From the drawings of the 21 and 22 further results that by back pressure precompressed gas into the combustion chambers 362 . 364 can flow. For this purpose, according to the embodiment of the 21 that the passage opening 366 closing cylinder element 373 be designed as a hollow cylinder, so tube. In the embodiment of the 22 is that the combustion chambers 362 . 364 surrounding housing 354 double-walled, so that an annulus 355 arises over which the required pre-compressed air combustion chambers 362 . 364 is supplied.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den 25 bis 27, die – wie jede der den einzelnen Figuren zu entnehmenden Ausführungsformen – eigenerfinderischen Gehalt aufweisen.Further embodiments of the invention will become apparent from the 25 to 27 , which - like each of the individual figures to be taken embodiments - ownfinderischen content.

Die Darstellungen der 25 und 26 beziehen sich auf Antriebe insbesondere für die Luft- und Raumfahrt, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Die 25 – wie auch die 26 und 27 – umfassen Freikolbenmotoren 416, 418, 420, 422, die entsprechend der Darstellungen bzw. der Erläuterungen der 14 mehrere Kolben 420, 422, 424, 426 umfassen, die auf der Umfangsfläche eines Zylinders angeordnet sind, so dass sich eine sogenannte Ringanordnung ergibt. Dabei können die Kolben 420, 422 vom Aufbau und Funktion denen der 1 entsprechen. Die Kolben 424, 426 weisen im Schnitt eine H-Form auf, wie diese im Zusammenhang mit der 21 erläutert worden ist. Andere geeignete Geometrien sind gleichfalls möglich.The representations of the 25 and 26 refer to drives, in particular for aerospace, without this being a restriction. The 25 - as well as the 26 and 27 - include free-piston engines 416 . 418 . 420 . 422 , which correspond to the representations or explanations of the 14 several pistons 420 . 422 . 424 . 426 comprise, which are arranged on the peripheral surface of a cylinder, so that there is a so-called ring assembly. The pistons can 420 . 422 the structure and function of the 1 correspond. The pistons 424 . 426 have on average an H-shape, as this in connection with the 21 has been explained. Other suitable geometries are also possible.

Die Ringanordnung der Kolben 420, 422 umgeben einen Elektromotor 428, von dessen Welle 430 eine erste und eine zweite Turbine 432, 434 mit feststehendem Rad 436, 438 und laufendem Rad 440, 442 ausgehen. Die Turbinen 430, 432 sind zu beiden Seiten des Motors 428 auf der Welle 430 angeordnet.The ring arrangement of the pistons 420 . 422 surround an electric motor 428 , from its shaft 430 a first and a second turbine 432 . 434 with fixed wheel 436 . 438 and running bike 440 . 442 out. The turbines 430 . 432 are on both sides of the engine 428 on the wave 430 arranged.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 25 umgeben die Kolben 424, 426 des Freikolbenmotors 418 einen Verdichter 444, insbesondere einer zuvor beschriebenen Bauart, von dessen Welle 446 zum einen ein Turbinenrad 448 und zum anderen ein Rad 450 eines Gebläses ausgehen. Das Gebläse des Gebläserades 450 führt Luft einem Ringraum 452 zu, das die Kolbenanordnung des Freikolbenmotors 418 koaxial umgibt. Durch eine diesbezügliche Konstruktion erhält man ein Turbofantriebwerk. Zum Betreiben der Freikolben des Freikolbenmotors 418 werden die nicht näher bezeichneten, sich jedoch aus der Zeichendar stellung klar erkennbaren Verbrennungsräume der Kolben 424, 426 bevorzugterweise mit Dieselkraftstoff beschickt.In the embodiment of the 25 surround the pistons 424 . 426 of the free-piston engine 418 a compressor 444 , in particular of a previously described type, of the shaft 446 on the one hand a turbine wheel 448 and on the other a wheel 450 go out of a fan. The blower of the blower wheel 450 leads air to an annulus 452 to, that the piston assembly of the free-piston engine 418 Coaxially surrounds. By constructing it, you get a turbofan engine. To operate the free piston of the free-piston engine 418 are the unspecified, but from the Zeichendar position clearly recognizable combustion chambers of the piston 424 . 426 preferably charged with diesel fuel.

Eine der 26 entsprechende Anordnung bezüglich des Freikolbenmotors und des Verdichters sowie der Turbine ist der 27 zu entnehmen, so dass gleiche Bezugszeichen verwendet werden.One of the 26 corresponding arrangement with respect to the free-piston engine and the compressor and the turbine is the 27 to be taken so that the same reference numerals are used.

Die Verdichterwelle 446, die die Funktion einer Abtriebswelle ausübt, ist über ein vorzugsweise Stufengetriebe 450 mit einer Welle 452 verbunden, um einen mechanischen Antrieb zur Verfügung zu stellen. Das Stufengetriebe 450 kann jedoch selbstverständlich auch durch einen hydrostatischen, hydrodynamischen oder sonstigen mechanischen Wandler ersetzt werden.The compressor shaft 446 , which performs the function of an output shaft, is via a preferably stepped transmission 450 with a wave 452 connected to provide a mechanical drive. The step transmission 450 However, of course, can also be replaced by a hydrostatic, hydrodynamic or other mechanical converter.

Ein als Vielstoffmotor ausgebildeter Energiewandler gemäß 28 kann z.B. als Blockheizkraftwerk eingesetzt werden, wobei Prozesswärme durch Wärmetauscher abgeführt wird. Entsprechend den Erläuterungen zu der 25 wird ein Generator 456 koaxial von Zylinderräumen 458, 460 umgeben, in denen Kolben 462, 464 hin- und herschwingbar sind, also eine Ringanordnung von Freikolbenmotoren vorliegt, wie diese im Zusammenhang mit der 14 beschrieben worden ist.A trained as a multi-fuel engine energy converter according to 28 can be used for example as a combined heat and power plant, with process heat is dissipated by heat exchangers. According to the explanatory notes to the 25 becomes a generator 456 coaxial with cylinder chambers 458 . 460 surrounded in which flask 462 . 464 are swinging back and forth, so a ring assembly of free-piston engines how this relates to the 14 has been described.

Von der Welle 466 des Elektromotors 456 geht ein Turbinenrad 468 aus. Auf der gegenüberliegenden Seite ist auf der Welle 466 ein Verdichter 470 vorgesehen, über den die Verbrennungsräume der Freikolbenmotore, also die Zylinderräume 458, 460 mit vorverdichteter Luft beaufschlagt werden. Hierzu strömt die von dem Verdichter 470 kommende Luft vorzugsweise in einen Ringraum 472, der über die zeichnerisch dargestellten Gaseinlassöffnungen in Verbindung steht, die zu den einzelnen Verbrennungsräumen führen. Vor dem Ringraum 472 kann des Weiteren über eine Leitung 474 Zapfluft entnommen werden, die einem Verbraucher, wie z. B. einer Klimaanlage zugeführt wird.From the wave 466 of the electric motor 456 goes a turbine wheel 468 out. On the opposite side is on the shaft 466 a compressor 470 provided over the combustion chambers of the free-piston engines, so the cylinder chambers 458 . 460 be charged with precompressed air. For this flows from the compressor 470 incoming air preferably in an annulus 472 , which communicates with the graphically represented gas inlet openings which lead to the individual combustion chambers. In front of the annulus 472 can furthermore via a line 474 Are drawn bleed air that a consumer, such. B. an air conditioner is supplied.

Ferner kann der Generator 456 in einem Frequenzumrichter 476 angeschlossen sein. Insoweit wird jedoch auf hinlängliche bekannte Techniken verwiesen.Furthermore, the generator 456 in a frequency converter 476 be connected. In that regard, however, reference is made to well-known techniques.

Der Rotordurchmesser der Turbine in der Anordnung gemäß 28 kann einen Durchmesser zwischen 20 cm und 30 cm aufweisen und eine Leistung von 200 kW bis 250 kW erzeugen, um nur rein beispielhaft Zahlenwerte anzugeben. Es werden nur zwei Lagerstellen wie Magnet- oder Luftlager benötigt.The rotor diameter of the turbine in the arrangement according to 28 may have a diameter between 20 cm and 30 cm and produce a power of 200 kW to 250 kW, to give only numerical values. Only two bearing points are required, such as magnetic or air bearings.

Den 29 und 30 ist eine weitere Ausführungsform eines Energiewandlersystems zu entnehmen, das einen Freikolbenmotor 478 umfasst, dessen Kolben 480 im Schnitt eine H-Form aufweist, wie diese im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 21 erläutert worden ist. Mit anderen Worten weist der Kolben 480 zwei äußere Kolbenscheiben 482, 484 auf, die über ein Verbindungselement vorzugsweise in Form eines Zylinders 486 miteinander verbunden sind. Der Kolben 480 unterteilt entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre einen Zylinderraum 488 in zwei Verbrennungsräume oder -kammern 490, 492, denen vorverdichtete Luft über Einlässe 494, 496 von jeweils einem Verdichter 498, 500 zugeführt wird. Die Verdichter 498, 500 gehen von einer gemeinsamen Welle 502 aus, die über einen Elektromotor 504 antreibbar ist. Auch durch eine diesbezügliche Anordnung kann die Verdichtung während des Betriebs des Freikolbenmotors 478 frei bestimmt werden, und zwar unabhängig davon, in welchem Maß und in welchem Umfang den Verbrennungsräumen 490, 492 vorverdichtete Luft zugeführt wird. Gleiches gilt für die übrigen Beispiele.The 29 and 30 shows a further embodiment of an energy converter system, which is a free-piston engine 478 includes, whose pistons 480 has an H-shape in section, as this in connection with the embodiment of 21 has been explained. In other words, the piston points 480 two outer piston discs 482 . 484 on, via a connecting element, preferably in the form of a cylinder 486 connected to each other. The piston 480 divided according to the teaching of the invention, a cylinder chamber 488 in two combustion chambers or chambers 490 . 492 to which pre-compressed air via inlets 494 . 496 each of a compressor 498 . 500 is supplied. The compressors 498 . 500 go from a common wave 502 out, via an electric motor 504 is drivable. By a related arrangement, the compression during operation of the free-piston engine 478 be determined freely, regardless of the extent and extent of the combustion chambers 490 . 492 pre-compressed air is supplied. The same applies to the other examples.

Der Zylinderraum 488 weist einen Auslass 505 auf, der mit einer Turbinenanordnung 506 verbunden ist, die eine stufenweise Verbrennung ermöglicht. So weist die Turbinenanordnung 506 zwei stehende Räder 508, 510 auf, denen laufende Räder 512, 514 zugeordnet sind. Die Räder 512, 514 gehen von einer gemeinsamen Welle 516 aus, auf der ein Generator bzw. der Läufer 518 eines Generators befestigt ist. Insoweit wird auf die Erläuterungen in den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen verwiesen. Ergänzend zu diesen ist in den 29 und 30 das Einspritzen von Kraftstoff in die Turbinen angedeutet.The cylinder space 488 has an outlet 505 on that with a turbine arrangement 506 connected, which allows a gradual combustion. So has the turbine arrangement 506 two stationary wheels 508 . 510 on which running wheels 512 . 514 assigned. The wheels 512 . 514 go from a common wave 516 out, on which a generator or the runner 518 a generator is attached. In that regard, reference is made to the explanations in the preceding embodiments. In addition to these is in the 29 and 30 the injection of fuel into the turbines indicated.

Die den 29 und 30 zu entnehmenden Ausführungsbeispiele sollen verdeutlichen, dass der Turbinenanordnung 506 ein Gasstrom im Wesentlichen kontinuierlich zugeführt wird, ohne dass es zu großen Pulsationen kommt. Es ist eine Optimierung des Massendurchsatzes möglich, wobei zusätzlich eine Innenkühlung des Kolbens 480 sowie auf einfache Weise eine Nachoxidation ermöglicht wird.The the 29 and 30 to be taken embodiments are intended to illustrate that the turbine assembly 506 a gas stream is supplied substantially continuously, without causing large pulsations. It is possible to optimize the mass flow rate, with an additional internal cooling of the piston 480 as well as a simple way a post-oxidation is possible.

Die Innenkühlung des Kolbens wird dadurch erreicht, dass in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 480 der zwischen den Kolbenscheiben 482, 484 vorhandene Zwischenraum 520 eine Verbindung zwischen den Eintrittsöffnungen 494, 496 und der Austrittsöffnung 505 während des Verdichtens des Kraftstoffgasgemisches in den Verbrennungskammern 492, 494 bzw. beim Entspannen ermöglicht. So zeigt die 29, dass während des Verdichtens des Kraftstoffgasgemisches in der Kammer 490 über die Einlassöffnung 496 eine Verbindung zum Auslass 505 über die Verbrennungskammer 492 besteht. Bewegt sich der Kolben 480 nach rechts, so wird durch die Kolbenscheibe 484 zwar die Einlassöffnung 496 kurzzeitig abgesperrt, ohne dass jedoch die Verbindung zum zur Turbinenanordnung 506 strömenden Gas unterbunden wird; denn beim Absperren der Einlassöffnung 496 wird über den Innenraum 520 des Kolbens 480 eine Verbindung zur Turbinenanordnung 506 hergestellt. Entsprechend wird dann, wenn die in der Zeichnung links dargestellte Kolbenscheibe 482 den Einlass 494 absperrt, eine Verbindung über die Einlassöffnung 496, den Innenraum 520 und die Auslassöffnung 504 ein Durchgang zur Turbinenanordnung 506 geöffnet.The internal cooling of the piston is achieved in that, depending on the position of the piston 480 the between the piston discs 482 . 484 existing gap 520 a connection between the inlet openings 494 . 496 and the exit opening 505 during the compression of the fuel gas mixture in the combustion chambers 492 . 494 or when relaxing allows. That's how it shows 29 in that during the compression of the fuel gas mixture in the chamber 490 over the inlet opening 496 a connection to the outlet 505 over the combustion chamber 492 consists. Moves the piston 480 to the right, so is through the piston disc 484 though the inlet opening 496 temporarily shut off, but without the connection to the turbine assembly 506 flowing gas is suppressed; because when shutting off the inlet opening 496 is about the interior 520 of the piston 480 a connection to the turbine arrangement 506 produced. Accordingly, if the piston disc shown on the left in the drawing 482 the inlet 494 shut off, a connection through the inlet opening 496 , the interior 520 and the outlet opening 504 a passage to the turbine assembly 506 open.

Den insbesondere den 25 bis 28 zu entnehmenden Ringanordnungen von Freikolbenmotoren ist anzumerken, dass die Zylinderzahl den Anforderungen entsprechend gewählt werden kann. Dabei besteht die Möglichkeit, die einzelnen Zylinder individuell zu- bzw. abzuschalten. In diesem Zusammenhang wird auf die Darlegungen im Zusammenhang mit der 14 verwiesen.The particular the 25 to 28 To be taken ring arrangements of free-piston engines, it should be noted that the number of cylinders can be selected according to the requirements. It is possible to individually switch on or off the individual cylinders. In this context, reference is made to the statements relating to the 14 directed.

1010
Generatorgenerator
1212
Wellewave
1414
Verdichtercompressor
1616
Turbineturbine
1818
FreikolbenmotorFree piston engine
2020
Kolbenpiston
2222
Gehäuse (Zylinder)Housing (cylinder)
2424
Stirnseitenfront sides
2626
Stirnseitenfront sides
2828
Kolbenstangenpiston rods
3030
Kolbenstangenpiston rods
3232
Auslassöffnungenoutlet
3434
Auslassöffnungenoutlet
3636
Verbrennungsraumcombustion chamber
3838
Verbrennungsraumcombustion chamber
4040
Leitungmanagement
4242
GaseinlassöffnungGas inlet port
4444
Rückschlagventilcheck valve
4646
Magnetventilmagnetic valve
4848
Magnetventilmagnetic valve
5050
Kolbenpiston
5252
FreikolbenmotorFree piston engine
5454
Verdichtercompressor
5656
Elektromotorelectric motor
5858
Verdichtercompressor
6060
Wellewave
6262
Anschlussconnection
6464
Gaseinlassgas inlet
6666
Gaseinlassgas inlet
6868
Leitungmanagement
7272
Kolbenpiston
7474
Zylinderraumcylinder space
7676
Gasauslassöffnunggas outlet
7878
Turbineturbine
8080
Getriebetransmission
8282
Wellewave
8484
FreikolbenmotorFree piston engine
8686
Wellewave
8888
Elektromotorelectric motor
9090
Verdichtercompressor
9292
Verdichtercompressor
9494
Leitungmanagement
9696
Einlassöffnunginlet port
9898
Einlassöffnunginlet port
100100
Leitungmanagement
102102
Auslassöffnungoutlet
104104
Auslassöffnungoutlet
106106
Einlassöffnunginlet port
108108
FreikolbenmotorFree piston engine
110110
Kolbenpiston
112112
Stirnflächeface
114114
Stirnflächeface
116116
Hohlwellehollow shaft
118118
Hohlwellehollow shaft
120120
DurchgangsöffnungThrough opening
122122
Längsachselongitudinal axis
124124
Verdichtercompressor
125125
RootsverdichterRoots compressor
126126
FreikolbenmotorFree piston engine
127127
FlügelzellenverdichterVane compressor
128128
Kolbenpiston
129129
SpuleKitchen sink
130130
FreikolbenmotorFree piston engine
131131
SpuleKitchen sink
132132
Kolbenpiston
133133
FreikolbenmotorFree piston engine
134134
Kolbenpiston
136136
Verbrennungskammercombustion chamber
138138
Verbrennungskammercombustion chamber
140140
Trennwandpartition wall
141141
Öffnungopening
142142
Trennwandpartition wall
143143
Leitungmanagement
144144
Verbrennungskammercombustion chamber
146146
Verbrennungskammercombustion chamber
148148
Entspannerrelaxer
150150
Wärmetauscherheat exchangers
152152
Leitungmanagement
154154
Verdichtercompressor
156156
Wärmetauscherheat exchangers
158158
Entspannerrelaxer
160160
FreikolbenmotorFree piston engine
161161
Gruppegroup
162162
Kolbenpiston
163163
Gruppegroup
164164
Kolbenpiston
166166
Kolbenpiston
168168
Kolbenpiston
170170
Kolbenpiston
172172
Kolbenpiston
174174
Leitungmanagement
176176
Einlassinlet
178178
Einlassinlet
180180
Einlassinlet
182182
Einlassinlet
184184
Einlassinlet
186186
Einlassinlet
188188
Gasauslassgas outlet
190190
Gasauslassgas outlet
191191
DruckausgleichsleitungPressure equalizing line
192192
Leitungmanagement
193193
DruckausgleichsleitungPressure equalizing line
194194
Gehäusecasing
196196
Zylinderraumcylinder space
198198
Zylinderraumcylinder space
200200
Zylinderraumcylinder space
202202
Zylinderraumcylinder space
204204
Zylinderraumcylinder space
206206
Zylinderraumcylinder space
208208
Zylinderraumcylinder space
210210
Zylinderraumcylinder space
212212
Gaseinlassgas inlet
214214
Gasauslassgas outlet
216216
Kanalchannel
218218
Kolbenstangepiston rod
220220
Kolbenstangepiston rod
222222
FreikolbenmotorFree piston engine
224224
Innenwandunginner wall
226226
Kolbenscheibepiston disc
228228
Kolbenscheibepiston disc
230230
Raumroom
232232
Einlassinlet
234234
Auslassoutlet
236236
FreikolbenmotorFree piston engine
238238
Kammerchamber
240240
Kammerchamber
241241
Luftkonditionierungair conditioning
242242
Leitungmanagement
244244
Verdichtercompressor
246246
Wärmetauscherheat exchangers
248248
Entspannerrelaxer
250250
Wellewave
251251
SpuleKitchen sink
252252
Generatorgenerator
253253
FreikolbenmotorFree piston engine
254254
Vorverdichterstufesupercharging
256256
Elektromotorelectric motor
258258
Verdichtercompressor
260260
Verdichtercompressor
262262
Wellewave
263263
Anschlussconnection
264264
Leitungmanagement
265265
Anschlussconnection
266266
Verdichtungsraumcompression chamber
267267
Verdichtungsraumcompression chamber
268268
Leitungmanagement
269269
Leitungmanagement
270270
Verdichtungsraumcompression chamber
271271
Verdichtungsraumcompression chamber
272272
Kolbenscheibepiston disc
274274
Kolbenscheibepiston disc
276276
Kolbenstangepiston rod
277277
Kolbenstangepiston rod
280280
Kolbenpiston
282282
Zylindercylinder
284284
Anschlussconnection
286286
Anschlussconnection
288288
Druckspeicheraccumulator
290290
Verbindungconnection
292292
Verbrennungskammercombustion chamber
294294
Verbrennungskammercombustion chamber
296296
VorverdichtungseinheitVorverdichtungseinheit
298298
Elektromotorelectric motor
300300
Wellewave
302302
Turbineturbine
304304
Verdichtercompressor
306306
Leitungmanagement
308308
Auslassoutlet
310310
Auslassoutlet
312312
Einlassinlet
314314
Wärmetauscherheat exchangers
316316
Kolbenpiston
318318
FreikolbenmotorFree piston engine
320320
Nutgroove
322322
Nutgroove
324324
Stirnflächeface
326326
Stirnflächeface
328328
Kanalchannel
330330
Kanalchannel
332332
Kanalchannel
334334
Kanalchannel
336336
Verbrennungsraumcombustion chamber
338338
Verbrennungsraumcombustion chamber
340340
GaseinlassöffnungGas inlet port
342342
Auslasskanalexhaust port
344344
Auslasskanalexhaust port
346346
Propellerpropeller
348348
LuftstrahltriebwerkeJet engines
350350
LuftstrahltriebwerkeJet engines
352352
LuftstrahltriebwerkeJet engines
354354
Gehäusecasing
355355
Ringraumannulus
356356
Kolbenpiston
357357
Stirnwandungend wall
358358
Kolbenpiston
359359
Stirnwandungend wall
360360
Zylindercylinder
361361
Hohlzylinderhollow cylinder
362362
Verbrennungsraumcombustion chamber
364364
Verbrennungsraumcombustion chamber
366366
DurchgangsöffnungThrough opening
368368
GasaustrittsöffnungGas outlet
370370
Austrittsdüseexhaust nozzle
372372
Stirnwandbulkhead
373373
Zylinderelementcylindrical member
375375
Zylinderelementcylindrical member
376376
Stirnflächeface
378378
Hohlzylinderhollow cylinder
380380
Auslassöffnungoutlet
382382
Anschlussconnection
384384
Anschlussconnection
386386
Rohrpipe
388388
JetantriebJet propulsion
390390
Kolbenpiston
392392
Kolbenpiston
394394
Verbrennungsraumcombustion chamber
396396
Verbrennungsraumcombustion chamber
398398
Verbrennungsraumcombustion chamber
400400
Verbrennungsraumcombustion chamber
402402
Zylindercylinder
404404
AbgasaustrittsöffnungExhaust gas outlet opening
406406
AbgasaustrittsöffnungExhaust gas outlet opening
408408
Ringraumannulus
410410
Ringraumannulus
412412
Leitungmanagement
414414
Düsejet
416416
Antriebdrive
418418
Antriebdrive
420420
Kolbenpiston
422422
Kolbenpiston
424424
Kolbenpiston
426426
Kolbenpiston
428428
Elektromotorelectric motor
430430
Wellewave
432432
Turbineturbine
434434
Turbineturbine
435435
Radwheel
437437
Radwheel
439439
Radwheel
438438
Stufengetriebestep transmission
440440
Wellewave
441441
Radwheel
444444
Verdichtercompressor
446446
Wellewave
448448
Turbinenradturbine
450450
Radwheel
452452
Ringraumannulus
456456
Generatorgenerator
458458
Zylinderraumcylinder space
460460
Zylinderraumcylinder space
462462
Kolbenpiston
464464
Kolbenpiston
466466
Wellewave
468468
Turbinenradturbine
470470
Verdichtercompressor
472472
Ringraumannulus
474474
Zapfluftbleed air
476476
Frequenzumrichterfrequency converter
478478
FreikolbenmotorFree piston engine
480480
Kolbenpiston
482482
Kolbenscheibepiston disc
484484
Kolbenscheibepiston disc
486486
Zylindercylinder
488488
Zylinderraumcylinder space
490490
Verbrennungskammercombustion chamber
492492
Verbrennungskammercombustion chamber
494494
Eintrittsöffnunginlet opening
496496
Eintrittsöffnunginlet opening
498498
Verdichtercompressor
500500
Verdichtercompressor
502502
Wellewave
504504
Elektromotorelectric motor
505505
Austrittsöffnungoutlet opening
506506
Turbinenanordnungturbine assembly
508508
Radwheel
510510
Radwheel
512512
Radwheel
514514
Radwheel
516516
Wellewave
518518
Läuferrunner
520520
Zwischenraumgap

Claims (44)

Freikolbenmotor, der druckgasmäßig sowohl mit einem Vorverdichter (14, 54, 58, 90, 92, 124, 154, 244, 258, 260, 304, 444, 470, 498, 500) als auch einer Turbine (16, 78, 302, 432, 434) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Freikolbenmotor (18, 52, 84, 108, 126, 130, 133, 160, 222, 236, 253, 318, 478) zumindest einen in einem Zylinderraum (74, 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 458, 460, 488) hin und her bewegbaren und diesen in zwei Verbrennungskammern (136, 138, 144, 146, 292, 294, 490, 492, 38, 336, 338, 362, 364, 394, 396, 398, 400; 266, 267, 270, 271) unterteilenden Kolben (20, 50, 72, 110, 128, 132, 134, 162, 164, 166, 168, 170, 172, 280, 316, 356, 358, 390, 392, 420, 422, 424, 426, 462, 464, 480) aufweist und dass der Vorverdichter elektrisch und/oder abgasunterstützt betätigbar ist.Free-piston engine, the Druckgasmäßig both with a supercharger ( 14 . 54 . 58 . 90 . 92 . 124 . 154 . 244 . 258 . 260 . 304 . 444 . 470 . 498 . 500 ) as well as a turbine ( 16 . 78 . 302 . 432 . 434 ), characterized in that the free-piston engine ( 18 . 52 . 84 . 108 . 126 . 130 . 133 . 160 . 222 . 236 . 253 . 318 . 478 ) at least one in a cylinder space ( 74 . 196 . 198 . 200 . 202 . 204 . 206 . 208 . 210 . 458 . 460 . 488 ) and moving it into two combustion chambers ( 136 . 138 . 144 . 146 . 292 . 294 . 490 . 492 . 38 . 336 . 338 . 362 . 364 . 394 . 396 . 398 . 400 ; 266 . 267 . 270 . 271 ) subdividing pistons ( 20 . 50 . 72 . 110 . 128 . 132 . 134 . 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 . 280 . 316 . 356 . 358 . 390 . 392 . 420 . 422 . 424 . 426 . 462 . 464 . 480 ) and that the supercharger is actuated electrically and / or exhaust gas assisted. Freikolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (20) von dessen freien Stirnflächen (24, 26) ausgehende Kolbenstangen (28, 30) aufweist, die druckgasmäßig mit der Turbine (16) verbundene Gasaustrittsöffnungen (32, 34) in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens freigeben oder verschließen.Free-piston engine according to claim 1, characterized in that the piston ( 20 ) of its free end faces ( 24 . 26 ) outgoing piston rods ( 28 . 30 ), the compressed gas with the turbine ( 16 ) connected gas outlet openings ( 32 . 34 ) depending on the position of the piston or close. Freikolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gasaustrittsöffnungen (32, 34) der Verbrennungskammern (36, 38) über Magnetventile (46, 48) verschließbar sind.Free-piston engine according to claim 1 or 2, characterized in that gas outlet openings ( 32 . 34 ) of the combustion chambers ( 36 . 38 ) via solenoid valves ( 46 . 48 ) are closable. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (54) auf einer Welle (60) eines Elektromotors (56) angeordnet ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the compressor ( 54 ) on a wave ( 60 ) of an electric motor ( 56 ) is arranged. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Verbrennungskammern (292, 294) über einen mehrstufigen Verdichter (296) Gas zuführbar ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the combustion chambers ( 292 . 294 ) via a multi-stage compressor ( 296 ) Gas can be supplied. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Welle (60) des Elektromotors (56) eine Turbine (78) ausgeht, die druckgasmäßig mit den Auslassöffnungen (76) der Verbrennungskammern (36, 38) verbunden ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that of the shaft ( 60 ) of the electric motor ( 56 ) a turbine ( 78 ), the compressed gas with the outlet openings ( 76 ) of the combustion chambers ( 36 . 38 ) connected is. Freikolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Welle (60) der Turbine (78) in Welle eines Generators übergeht oder Abschnitt dieser ist.Free-piston engine according to claim 1, characterized in that shaft ( 60 ) of the turbine ( 78 ) merges into, or is a section of, a generator's shaft. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (76) der Verbrennungskammern (36, 38) ventillos in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens geöffnet oder verschlossen sind.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outlet openings ( 76 ) of the combustion chambers ( 36 . 38 ) valveless depending on the position of the piston are open or closed. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (110) von einer vorzugsweise koaxial zu dessen Längsachse (122) verlaufender Durchgangsöffnung (120) durchsetzt ist, die in Hohlwellen- bzw. Rohrabschnitte (116, 118) übergehen, die Öffnungen in Stirnwandungen (112, 114) des Zylinderraums (74) des Freikolbenmotors (108) durchsetzen und gegenüber diesen abgedichtet sind.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piston ( 110 ) of a preferably coaxial with its longitudinal axis ( 122 ) extending passage opening ( 120 ) interspersed in hollow shaft or pipe sections ( 116 . 118 ), the openings in end walls ( 112 . 114 ) of the cylinder space ( 74 ) of the free-piston engine ( 108 ) and sealed against them. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwellen- bzw. Rohrabschnitte (116, 118) mit einem Kühlmedium durchströmbar sind.Free piston engine according to at least claim 9, characterized in that the hollow shaft or pipe sections ( 116 . 118 ) with a cooling medium can be flowed through. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (128) abschnittsweise als Magnet ausgebildet ist oder einen solchen aufweist und dass den Kolben aufnehmender Zylinderraum (74) im Bewegungsbereich des Magneten von zumindest einer Spule (129, 131) umgeben ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piston ( 128 ) is formed in sections as a magnet or has such and that the piston receiving cylinder space ( 74 ) in the range of movement of the magnet of at least one coil ( 129 . 131 ) is surrounded. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter ein Roots-Gebläse (125) oder ein Flügelzellen- oder Schraubenverdichter (127) ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the compressor is a Roots blower ( 125 ) or a vane or screw compressor ( 127 ). Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freikolbenmotor (130, 133) zwei gegensinnig bewegende Kolben (132, 134, 162, 164, 166, 168, 170, 172) aufweist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the free-piston engine ( 130 . 133 ) two oppositely moving pistons ( 132 . 134 . 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 ) having. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gegensinnig zueinander sich bewegenden Kolben (132, 134, 162, 164, 166, 168, 170, 172) gasdynamisch verbunden sind.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the oppositely moving pistons ( 132 . 134 . 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 ) are connected gas-dynamically. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbrennungsraum neben der zu dem Verdichter führenden Verbindung ein Druckluftanschluss mündet.Free-piston engine according to at least one of the preceding Claims, characterized in that in the combustion chamber in addition to the Leading compressor Connection a compressed air connection opens. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freikolbenmotor (160) zwei Gruppen (161, 163) von Kolben (162, 164, 166, 168, 170, 172) aufweist, wobei die Kolben einer Gruppe gleichsinnig und die Gruppen gegensinnig zueinander hin und her bewegbar sind.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the free-piston engine ( 160 ) two groups ( 161 . 163 ) of pistons ( 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 ), wherein the pistons of a group in the same direction and the groups in opposite directions to each other are movable back and forth. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Gruppen (161, 163) zueinander regelbar ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the movement of the groups ( 161 . 163 ) is adjustable to each other. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freikolbenmotor mehrere entlang einer gemeinsamen Zylinderumfangsfläche hin und her bewegbare Kolben umfasst, deren Verbrennungsräume gemeinsam mit einem oder mehreren Verdichtern verbunden sind und die Gasaustrittsöffnungen (214) der Verbrennungsräume untereinander verbunden sind.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the free-piston engine comprises a plurality along a common cylinder peripheral surface reciprocally movable piston whose combustion chambers are connected together with one or more compressors and the gas outlet openings ( 214 ) of the combustion chambers are interconnected. Freikolbenmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verbrennungsräumen (214) benachbarter Kolben eine Verbindung verläuft, die über ein Ventil absperrbar ist.Free-piston engine according to claim 18, characterized in that between combustion chambers ( 214 ) adjacent piston passes a connection which can be shut off via a valve. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den in Gruppen (161, 163) gegensinnig zueinander bewegbaren Kolben (162, 164, 166, 168, 170, 172) ein mit Ein- und Auslass (232, 234) versehener, von mit dem Kolben mitbewegbaren Kolbenscheiben (226, 228) begrenzter Raum (230) innerhalb des Motorgehäuses verläuft.Free piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that between the in groups ( 161 . 163 ) in opposite directions to each other movable piston ( 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 ) with inlet and outlet ( 232 . 234 ) provided with piston movable with the piston ( 226 . 228 ) limited space ( 230 ) runs inside the motor housing. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (232) des Raums (230) mit einem oder dem Verdichter (12) und der Auslass (234) mit den Verbrennungskammern verbunden ist.Free-piston engine according to at least claim 18, characterized in that the inlet ( 232 ) of the room ( 230 ) with one or the compressor ( 12 ) and the outlet ( 234 ) is connected to the combustion chambers. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (230) ein Pumpenraum ist.Free-piston engine according to at least claim 18, characterized in that the space ( 230 ) is a pump room. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (162, 164, 166, 168, 170, 172) einer Gruppe (161, 163) durch eine Kolbenstange (218, 220) verbunden sind, die als Hohlwelle ausgebildet ist.Free-piston engine according to at least claim 16, characterized in that the pistons ( 162 . 164 . 166 . 168 . 170 . 172 ) of a group ( 161 . 163 ) by a piston rod ( 218 . 220 ) are connected, which is designed as a hollow shaft. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (218, 220) mit einem Kühlfluid beaufschlagbar ist.Free-piston engine according to at least claim 23, characterized in that the hollow shaft ( 218 . 220 ) can be acted upon with a cooling fluid. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben zwei zueinander beabstandete Zylinderscheiben umfasst, deren Zwischenraum mit der Hohlwelle (218, 220) verbunden ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piston comprises two mutually spaced cylindrical discs, the intermediate space with the hollow shaft ( 218 . 220 ) connected is. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kolbenstange (218, 220) ein Magnet ausgeht, die von zumindest einer Spule (251) umgeben ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that of the piston rod ( 218 . 220 ) emanating from at least one coil ( 251 ) is surrounded. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum eine einzige wirksame Gaseinlassöffnung aufweist, dass der Kolben (316) zwei zueinander beabstandete vorzugsweise umlaufende Nuten (320, 322) aufweist, dass von jeder Nut zumindest ein innerhalb des Kolbens und in dessen Längsrichtung verlaufender nutnaheliegende Stirnseite (324, 326) des Kolbens durchsetzender Kanal (328, 330, 332, 334) ausgeht und dass die Nuten derart positioniert sind, dass jeweils in einer Totpunktlage des Kolbens eine der Nuten mit der Gaseinlassöffnung (340) in Verbindung steht.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cylinder space has a single effective gas inlet opening, that the piston ( 316 ) two mutually spaced preferably circumferential grooves ( 320 . 322 ) that of each groove at least one inside the piston and in the longitudinal direction extending Nutnaheliegende face ( 324 . 326 ) of the piston passing through the channel ( 328 . 330 . 332 . 334 ) and that the grooves are positioned such that in each case in a dead center position of the piston one of the grooves with the gas inlet opening ( 340 ). Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammern (292, 294) des Freikolbenmotors (253) mit einem Vorverdichter (403) druckgasmäßig verbunden ist, der von einer Welle (300) eines Generators bzw. Elektromotors ausgeht, und dass auf der Welle ein Turbinenrad einer weiteren Turbine (302) angeordnet ist, die druckgasmäßig mit den Gasauslassöffnungen (308, 310) der Verbrennungskammern (292, 294) verbunden ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the combustion chambers ( 292 . 294 ) of Free piston engine ( 253 ) with a pre-compressor ( 403 ) is connected by compressed gas, which by a wave ( 300 ) of a generator or electric motor emanates, and that on the shaft a turbine wheel of another turbine ( 302 ) is arranged, the compressed gas with the gas outlet openings ( 308 . 310 ) of the combustion chambers ( 292 . 294 ) connected is. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgasunterstützter Vorverdichtung eine Kraftstoffzuführung (414) in einer Leitung (412) mündet, die die Auslassöffnungen (408) der Verbrennungskammern (394, 396, 398, 400) mit der weiteren Turbine verbindet.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that, in the case of exhaust-assisted pre-compression, a fuel feed ( 414 ) in a line ( 412 ) opening the outlet openings ( 408 ) of the combustion chambers ( 394 . 396 . 398 . 400 ) connects with the other turbine. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder Stirnseite des Kolbens (280) des Freikolbenmotors (253) eine Kolbenstange (276, 277) ausgeht, dass von jeder Kolbenstange eine jeweils einen Abschnitt des Zylinders (282) des Freikolbenmotors in einen ersten und einen zweiten Vorverdichtungsraum (266, 267, 270, 271) unterteilende Kolbenscheibe (272, 274) ausgeht, dass in Bezug auf den Kolben die außenliegenden Vorverdichtungsräume (266, 270) und die innenliegenden Verdichtungsräume jeweils untereinander verbunden sind und dass die Vorverdichtungsräume mit den Verbrennungskammern (292, 294) verbunden sind.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that from each end face of the piston ( 280 ) of the free-piston engine ( 253 ) a piston rod ( 276 . 277 ) assumes that from each piston rod a respective portion of the cylinder ( 282 ) of the free-piston engine into a first and a second precompression space ( 266 . 267 . 270 . 271 ) dividing piston disc ( 272 . 274 ) assumes that, with respect to the piston, the external precompression chambers ( 266 . 270 ) and the internal compression chambers are each interconnected and that the precompression chambers with the combustion chambers ( 292 . 294 ) are connected. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverdichtungsräume (266, 267, 270, 271) mit den Verbrennungskammern (292, 294) über einen Druckspeicher (288) verbunden sind.Free-piston engine according to at least claim 30, characterized in that the precompression chambers ( 266 . 267 . 270 . 271 ) with the combustion chambers ( 292 . 294 ) via an accumulator ( 288 ) are connected. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freikolbenmotor in einem Strahlantrieb mit Strahlaustrittsöffnung angeordnet ist, dass der Freikolbenmotor einen in Längsrichtung des Strahlantriebs hin und her schwingbaren eine erste und eine zweite Verbrennungskammer (362, 364) begrenzenden Kolben (356, 358) umfasst, der eine in axialer Richtung verlaufende Durchgangsöffnung (366) aufweist, dass von strahlaustrittsöffnungsseitig verlaufender Stirnfläche (376) des Kolbens ein in die Durchgangsöffnung übergehender Hohlzylinder (378) ausgeht, der in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens strahlaustrittsöffnungsseitig verlaufenden ersten Verbrennungsraum (374) gegenüber der Strahlaustrittsöffnung freigibt oder absperrt, und dass in der zweiten Verbrennungskammer (362) ein axial verlaufender Zylinderkörper (373, 374) angeordnet ist, der in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens dessen Durchgangsöffnung freigibt oder absperrt.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the free-piston engine is arranged in a jet drive with jet outlet opening, that the free-piston engine oscillates a longitudinally of the jet propulsion oscillating back and forth a first and a second combustion chamber ( 362 . 364 ) limiting piston ( 356 . 358 ) having an axially extending passage opening ( 366 ), that of Strahlaustrittsöffnungsseitig extending end face ( 376 ) of the piston in the passage opening overflowing hollow cylinder ( 378 ) emanating, depending on the position of the piston Strahlaustrittsöffnungsseitig extending first combustion chamber ( 374 ) opens or shuts off from the jet outlet opening, and that in the second combustion chamber ( 362 ) an axially extending cylinder body ( 373 . 374 ) is arranged, which releases or shuts off the passage opening in dependence on the position of the piston. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkörper (373) ein der zweiten Verbrennungskammer (362) vorverdichtete Luft (Staudruck) zuführender Hohlzylinder ist.Free-piston engine according to at least claim 32, characterized in that the cylinder body ( 373 ) one of the second combustion chamber ( 362 ) precompressed air (dynamic pressure) supplying hollow cylinder is. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Verbrennungskammern (362, 364) umgebende Wandung (356) des Freikolbenmotors zumindest abschnittsweise von einem Ringraum (355) umgeben ist, über den vorverdichtete Luft (Staudruck) der ersten und/oder zweiten Verbrennungskammer (362, 364) zuführbar ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the combustion chambers ( 362 . 364 ) surrounding wall ( 356 ) of the free-piston engine at least in sections from an annular space ( 355 ) is surrounded by the pre-compressed air (back pressure) of the first and / or second combustion chamber ( 362 . 364 ) can be fed. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Freikolbenmotoren mit gegensinnig schwingenden Kolben (390, 392) in einem Strahlantrieb angeordnet sind und dass Gasaustrittsöffnungen (404, 406) der Verbrennungskammern (394, 396, 398, 400) der Freikolbenmotoren in einem Ringraum (408) des Strahlantriebs münden, der in die Strahlaustrittsöffnung (410) übergeht.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that two free-piston engines with oppositely oscillating pistons ( 390 . 392 ) are arranged in a jet drive and that gas outlet openings ( 404 . 406 ) of the combustion chambers ( 394 . 396 . 398 . 400 ) of the free-piston engines in an annular space ( 408 ) of the jet drive, which in the jet outlet opening ( 410 ) passes over. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ringraum (408) eine Kraftstoffzuführung vorgesehen ist.Free-piston engine according to at least claim 35, characterized in that in the annulus ( 408 ) A fuel supply is provided. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb insbesondere für ein Luftfahrzeug mehrere Freikolbenmotoren auf der Umfangsfläche eines Zylinders angeordnet sind, dass die Umfangsfläche koaxial zu einem Generator (428) oder Verdichter (444) verläuft und dass von der Welle (430, 446) des Generators bzw. des Verdichters ein Turbinenrad (440, 442, 448) ausgeht.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that for driving, in particular for an aircraft, a plurality of free-piston engines are arranged on the peripheral surface of a cylinder such that the peripheral surface is coaxial with a generator ( 428 ) or compressor ( 444 ) and that of the wave ( 430 . 446 ) of the generator or of the compressor, a turbine wheel ( 440 . 442 . 448 ). Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten des Generators (428) bzw. Verdichters (44e) von dessen Welle (430, 446) ein Rad (442, 444) einer Turbine (432, 434) ausgeht.Free-piston engine according to at least claim 37, characterized in that on both sides of the generator ( 428 ) or compressor ( 44e ) of its shaft ( 430 . 446 ) a wheel ( 442 . 444 ) a turbine ( 432 . 434 ). Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (480) im Schnitt eine H-Geometrie mit zwei äußeren Kolbenscheiben (482, 484) und diese verbindendem Element wie Zylinder (486) aufweist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piston ( 480 ) in section an H-geometry with two outer piston discs ( 482 . 484 ) and this connecting element like cylinder ( 486 ) having. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenscheiben (482, 484) einen Innenraum (520) des Kolbens (480) begrenzen und dass über den Innenraum eine Verbindung zwischen Gaseinlass (494, 496) des oder der Verbrennungskammern (490, 492) des Freikolbenmotors (478) und dessen bzw. deren Verbrennungsgasauslass (505) besteht.Free-piston engine according to at least claim 39, characterized in that the piston discs ( 482 . 484 ) an interior ( 520 ) of the piston ( 480 ) and that via the interior a connection between gas inlet ( 494 . 496 ) of the combustion chamber (s) ( 490 . 492 ) of the free-piston engine ( 478 ) and its combustion gas outlet (s) ( 505 ) consists. Freikolbenmotor nach zumindest Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbrennungskammer (490, 492) einen gesonderten Gaseinlass (494, 496) aufweist und dass in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens (480) einer der Gaseinlässe oder beide Gaseinlässe mit dem Verbrennungsgasauslass (505) verbunden ist bzw. sind.Free-piston engine according to at least claim 40, characterized in that each combustion chamber ( 490 . 492 ) a separate gas inlet ( 494 . 496 ) and that depending on the position of the piston ( 480 ) one of the gas inlets or both gas inlets with the combustion gas outlet ( 505 ) is connected or are. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite des Generators (448) bzw. des Verdichters (444) von dessen Welle (430, 446) ein Gebläserad (450) und von der anderen Seite ein Turbinenrad (448) ausgehen.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that on one side of the generator ( 448 ) or the compressor ( 444 ) of its shaft ( 430 . 446 ) an impeller ( 450 ) and from the other side a turbine wheel ( 448 ) go out. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (446) des Generators (428) bzw. des Verdichters (444) eine Abtriebswelle ist, die über Stufengetriebe, einen hydrostatischen oder hydrodynamischen Wandler oder einen sonstigen mechanischen Wandler mit einer Antriebswelle (452) in Wirkverbindung steht.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 446 ) of the generator ( 428 ) or the compressor ( 444 ) is an output shaft which via step transmission, a hydrostatic or hydrodynamic converter or other mechanical converter with a drive shaft ( 452 ) is in operative connection. Freikolbenmotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen Seite des Generators (428) bzw. des Verdichters (444) von dessen Welle (430, 446) ausgehend ein Turbinenrad (468) und auf der anderen Seite ein Verdichter (470) angeordnet sind, der mit einem von eine Ringanordnung bildenden Freikolbenmotoren umgebenden Ringraum (472) verbunden ist, der zum einen mit den Verbrennungskammern der Freikolbenmotoren und zum anderen mit einem Zapfluftauslass (474) verbunden ist.Free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that on one side of the generator ( 428 ) or the compressor ( 444 ) of its shaft ( 430 . 446 ) starting a turbine wheel ( 468 ) and on the other side a compressor ( 470 ) are arranged, which with an annular space surrounding by a ring assembly forming free-piston engines ( 472 ) is connected to the one with the combustion chambers of the free-piston engines and the other with a bleed air outlet ( 474 ) connected is.
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