JP2010534293A

Free-piston device and method for controlling and/or regulating a free-piston device

Abstract

The present invention includes at least one piston chamber and at least one piston assembly that linearly moves within the corresponding piston chamber, the second piston facing away from the first piston surface and the first piston surface. The present invention relates to a free piston device having a piston surface. The piston chamber includes an expansion space defined by the surface of the first piston. The piston device can be driven by the action of a medium that expands in the expansion space. The recovery space within the piston chamber is defined by the surface of the second piston and is connected to at least one preload chamber via fluid action.

Term

1.8 yearsto projected expiry

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37 claims: 13 independent, 24 dependent

  1. 1
    少なくとも1つのピストン収容装置(18;70)と、対応するピストン収容装置(18;70)内で線形となるように運動可能な、第1ピストン表面(30)及び前記第1ピストン表面(30)から離れる方を向いた第2ピストン表面(32)を有する少なくとも1つのピストン装置(20;76)と、前記ピストン収容装置(18;70)内に配置され、且つ、前記第1ピストン表面(30)により画された膨張空間(38;86)とを含むフリーピストン組立体であって、 前記ピストン装置(20;76)が、前記膨張空間(38;86)内で膨張する媒体の作用により駆動されるように配置されたフリーピストン組立体において、 前記少なくとも1つのピストン収容装置(18;70)内に配置された復元空間(40;88)が前記第2ピストン表面(32)により画されること、及び、 前記復元空間(88)が、少なくとも1つの予圧チャンバ(90)に流体接続されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  2. 2
    請求項1に記載のフリーピストン組立体であって、前記膨張空間(38;86)及び前記復元空間(40;88)が、前後に線形に配置されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  3. 3
    請求項1又は2に記載のフリーピストン組立体であって、前記膨張空間(38;86)及び前記復元空間(40;88)が、前記第1ピストン表面(30)及び前記第2ピストン表面(32)を含む、前記ピストン装置(20;76)のピストン(24;78)により分離されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  4. 4
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記ピストン収容装置(18;70)の内部長さが、前記膨張空間(38;86)の長さ、前記第1ピストン表面(30)と前記第2ピストン表面(32)との間隔、及び前記復元空間(40;88)の長さから成ることを特徴とするフリーピストン組立体。
  5. 5
    請求項4に記載のフリーピストン組立体であって、前記第1ピストン表面(30)と前記第2ピストン表面(32)との間隔が、前記ピストン収容装置(18;70)の内部長さ全体の最大で30%であることを特徴とするフリーピストン組立体。
  6. 6
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つのピストン収容装置(18;70)が、前記ピストン装置(20;76)に接続された少なくとも1つの線形運動可能な能動要素(16;82)が外方へ案内される側面(64)を含むことを特徴とするフリーピストン組立体。
  7. 7
    請求項6に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの能動要素(16;82)がピストン棒(42;80)であることを特徴とするフリーピストン組立体。
  8. 8
    請求項6又は7に記載のフリーピストン組立体であって、前記側面が、前記ピストン装置(20;76)の動作方向(26)に対して直交する方向に向けられた端面(64)であることを特徴とするフリーピストン組立体。
  9. 9
    請求項6~8のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記第2ピストン表面(32)に面する壁(36;100)が前記側面(64)に配置されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  10. 10
    請求項9に記載のフリーピストン組立体であって、前記壁(36;100)が前記復元空間(40;88)を画することを特徴とするフリーピストン組立体。
  11. 11
    請求項9又は10に記載のフリーピストン組立体であって、前記壁(36;100)が、前記少なくとも1つの能動要素(16;82)が通過する開口(44;102)を有することを特徴とするフリーピストン組立体。
  12. 12
    請求項10又は11に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの能動要素(16;82)のための軸受が前記壁(36;100)に配置されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  13. 13
    請求項6~12のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの能動要素(16;82)が前記復元空間(40;88)を通って部分的に案内されていることを特徴とするフリーピストン組立体。
  14. 14
    請求項6~13のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの能動要素(16;82)が、アプリケーションに連結するための連結器(48;84)を含むことを特徴とするフリーピストン組立体。
  15. 15
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記膨張空間(38;86)が、該膨張空間と関連付けられた少なくとも1つの入口ポート(50)を有することを特徴とするフリーピストン組立体。
  16. 16
    請求項15に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの入口ポートに弁(52)が配置されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  17. 17
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記膨張空間(38;86)が、該膨張空間と関連付けられた少なくとも1つの出口ポート(54)を有することを特徴とするフリーピストン組立体。
  18. 18
    請求項17に記載のフリーピストン組立体であって、前記出口ポート(54)に弁(56)が配置されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  19. 19
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記復元空間(40;88)が、圧縮性媒体が収容されるガススプリング空間であることを特徴とするフリーピストン組立体。
  20. 20
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記接続を制御するための制御ユニットが設けられることを特徴とするフリーピストン組立体。
  21. 21
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの予圧チャンバ(90)が、前記ピストン収容装置(70)の端面(74)により、前記復元空間(88)に接続されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  22. 22
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの予圧チャンバ(60)が、能動要素(16)から離間するように配置されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  23. 23
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの能動要素(82)が、前記少なくとも1つの予圧チャンバ(90)を通って案内されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  24. 24
    請求項23に記載のフリーピストン組立体であって、 第1開口(108)及び第2開口(110)を有する少なくとも1つのチャネル(106)が前記少なくとも1つの能動要素(82)に配置されるフリーピストン組立体において、 前記復元空間(88)内及び/又は前記予圧チャンバ(90)の予圧空間(92)内での前記第1開口(108)及び/又は前記第2開口(110)の位置が、前記少なくとも1つの能動要素(82)の位置に依存することを特徴とするフリーピストン組立体。
  25. 25
    請求項24に記載のフリーピストン組立体であって、前記予圧空間(92)及び前記復元空間(88)が共に、前記ピストン装置(76)の1つ又は複数の位置において、前記チャネル(106)を介して流体接続されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  26. 26
    請求項25に記載のフリーピストン組立体であって、前記1つ又は複数の位置が、前記ピストン装置(76)の反転点又は反転点付近の点であることを特徴とするフリーピストン組立体。
  27. 27
    請求項21~26のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、前記能動要素(16)に連結されるアプリケーションが前記予圧チャンバ(206)内に配置されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  28. 28
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、少なくとも1つのリニアドライブ(130;178)が、前記ピストン装置(20;76)に接続可能である又は接続されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  29. 29
    請求項28に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つのリニアドライブ(130;178)が、前記ピストン装置(20;76)の少なくとも1つの能動要素(16;82)に接続されるステータ(126;182)及びアクチュエータ(116;176)を含むことを特徴とするフリーピストン組立体。
  30. 30
    請求項28又は29に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つのリニアドライブ(130;178)が、前記ピストン装置(20;76)の動作方向(26)と平行な方向において、前記ピストン収容装置(18;70)に続くことを特徴とするフリーピストン組立体。
  31. 31
    請求項28又は29に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つのリニアドライブ(178)が、前記少なくとも1つのピストン収容装置(18;70)及び/又は予圧チャンバ(60;90)を少なくとも一部包囲することを特徴とするフリーピストン組立体。
  32. 32
    先行する請求項のいずれか1項に記載のフリーピストン組立体であって、少なくとも1つの圧縮機(134;158)が、前記ピストン装置(20;76)に接続可能である又は接続されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  33. 33
    請求項32に記載のフリーピストン組立体であって、前記少なくとも1つの圧縮機(134;158)のピストン棒が、前記ピストン装置(20;76)の能動要素(16;82)に接続されることを特徴とするフリーピストン組立体。
  34. 34
    ピストン収容装置と、前記ピストン収容装置内で線形となるように運動可能なピストン装置と、復元空間とを含むフリーピストン組立体を制御するための方法であって、 前記復元空間と予圧空間との流体接続が前記ピストン装置の位置に依存して開閉され、且つ、 前記ピストン装置の1つ又は複数のピストン棒が前記復元空間内及び前記予圧空間内を案内されると共に、前記少なくとも1つのピストン棒が、第1開口及び第2開口を有する少なくとも1つのチャネルを含むような方法。
  35. 35
    請求項34に記載の方法であって、前記第1開口及び前記第2開口が流体接続されることを特徴とする方法。
  36. 36
    請求項34又は35に記載の方法であって、前記ピストン装置の1つ又は複数の位置において、前記第1開口が前記復元空間内にあり、且つ、前記第2開口が前記予圧空間内にあることを特徴とする方法。
  37. 37
    請求項34~36のいずれか1項に記載の方法であって、前記ピストン装置の1つ又は複数の位置において、前記第1開口と前記第2開口の双方が、前記予圧空間内又は前記復元空間内に設置されることを特徴とする方法。
Independent claims37