DE102008048638A1 - Elektrischer Generator und Verfahren zum Betreiben des elektrischen Generators - Google Patents

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Abstract

Ein elektrischer Generator umfasst eine Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, wobei die Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) in zumindest einer Querschnittsansicht kreisringförmig ist, sowie einen Kolben (120, 420, 520, 620), der in der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagert ist, wobei der Kolben (120, 420, 520, 620) eingerichtet ist, mindestens einen Magneten auf einer Kreisbahn mitzunehmen, und wobei der Generator weiterhin mindestens eine Spule aufweist, an der der Magnet vorbeigeführt werden kann, so dass in der Spule eine elektrische Spannung induziert werden kann. Alternativ umfasst elektrischer Generator, eine Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, wobei die Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) in zumindest einer Querschnittsansicht kreisringförmig ist, sowie einen Kolben (120, 420, 520, 620), der in der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagert ist, wobei der Kolben (120, 420, 520, 620) eingerichtet ist, mindestens eine Spule auf einer Kreisbahn mitzunehmen, und wobei der Generator weiterhin mindestens einen Magneten aufweist, an dem die Spule vorbeigeführt werden kann, so dass in der Spule eine elektrische Spannung induziert werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Generator sowie ein Verfahren zum Betreiben des elektrischen Generators. Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen elektrischen Generator, der mit einem unter Druck stehenden Arbeitsmedium betrieben werden kann, insbesondere mit einem unter Druck stehenden Fluid.
  • Im Stand der Technik sind zahlreiche Bauformen für elektrische Generatoren bekannt. Beispielsweise werden im großtechnischen Einsatz häufig Dampf- oder Gasturbinen zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet. Ebenfalls weite Verbreitung haben Wasserturbinen gefunden, die beispielsweise als Kaplan-Turbine oder Francis-Turbine ausgebildet sind. Häufig sind solche Generatorkonzepte jedoch nur für großtechnische Anlagen angepasst.
  • Im Hinblick darauf schlägt die vorliegende Erfindung einen elektrischen Generator gemäß Anspruch 1 und 2 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Generators nach Anspruch 32 vor. Weitere Ausführungsformen, Aspekte und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beiliegenden Zeichnungen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Generator bereitgestellt, der eine Kolbenkammer mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung umfasst, wobei die Kolbenkammer in zumindest einer Querschnittsansicht kreisringförmig ist. Weiterhin umfasst der Generator einen Kolben, der in der Kolbenkammer auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagert ist. Der Kolben ist dabei so eingerichtet, dass er mindestens einen Magneten auf einer Kreisbahn mitnehmen kann. Bei dieser Ausführungsform weist der Generator weiterhin mindestens eine Spule auf, an der der Magnet vorbeigeführt werden kann, sodass in der Spule eine elektrische Spannung induziert wird.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird ein elektrischer Generator bereitgestellt, der eine Kolbenkammer mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung umfasst, wobei die Kolbenkammer in zumindest einer Querschnittsansicht kreisringförmig ist. Der Generator umfasst weiterhin einen Kolben, der in der Kolbenkammer auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagert ist. Insoweit entspricht der Aufbau dieser Ausführungsform dem Aufbau der vorher genannten Ausführungsform. Gemäß der alternativen Ausführungsform ist der Kolben jedoch eingerichtet, mindestens eine Spule auf einer Kreisbahn mitzunehmen, wobei der Generator weiterhin mindestens einen Magneten aufweist, an dem die Spule vorbeigeführt werden kann, sodass in der Spule eine elektrische Spannung induziert wird.
  • Die beiden oben genannten alternativen Konzepte, das heißt einmal das Mitnehmen eines Magneten und alternativ das Mitnehmen einer Spule, verwenden einen Rotationskolbenantrieb für den Generator. Auf diese Weise wird ein Generatorantrieb bereitgestellt, bei dem der Kolben nicht umgelenkt werden muss, sondern fortgesetzt auf der Kreisbahn in einer Richtung rotieren kann. Es werden auf diese Weise die bei Einsatz eines Hubkolbenantriebs entstehenden Verluste durch die Umlenkung des Kolbens an den beiden Totpunkten vermieden. Weiterhin kann bei den Generatoren gemäß den beiden oben geschilderten Ausführungsbeispielen auf den Einsatz eines zwischengeschalteten Getriebes, das mit weiteren Verlusten behaftet ist, verzichtet werden. Vielmehr wird hier der Magnet bzw. die Spule direkt vom Rotationskolben mitgenommen. Weiterhin kann so über die Generatordrehzahl direkt die Frequenz der elektrischen Generatorausgangsleistung gesteuert werden. Gleichfalls kann der Generator im Netzparallelbetrieb mit der festen Netzfrequenz gefahren werden, wobei er dann Leistung abgibt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der elektrische Generator eine zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnete bewegliche Dichtung, die eingerichtet ist, die Kolbenkammer zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung im Wesentlichen druckdicht zu verschließen, und die weiterhin so bewegbar ist, dass der Kolben an der beweglichen Dichtung vorbeibewegt werden kann. Auf diese Weise kann ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium über die Einlassöffnung in einen in der Kolbenkammer ausgebildeten Zwischenraum zwischen dem Rotationskolben und der beweglichen Dichtung eingebracht werden. Das Arbeitsmedium beaufschlagt dann die bewegliche Dichtung sowie eine Druckseite des Rotationskolbens mit seinem Druck. Da der Rotationskolben drehbar gelagert ist, wird er durch das Arbeitsmedium in Rotation versetzt, wobei sich das Arbeitsmedium entspannt. Die bewegliche Dichtung ist hingegen so eingerichtet, dass sie die Kolbenkammer zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung im Wesentlichen druckdicht verschließt. Daher kann sich das Arbeitsmedium im Wesentlichen nur in Rotationsrichtung des Kolbens entspannen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die bewegliche Dichtung im Wesentlichen in radialer Richtung bewegbar. Insbesondere kann dabei die bewegliche Dichtung in eine Dichtungsaufnahme, die in einer inneren oder in einer äußeren Wand der Kolbenkammer ausgebildet ist, bewegbar sein. Gemäß einer Ausführungsform können dabei der Rotationskolben und/oder die bewegliche Dichtung so ausgebildet sein, dass der Kolben die Dichtung beim Überfahren in die Dichtungsaufnahme bewegt. Beispielsweise kann die in Bewegungsrichtung des Kolbens liegende Seite des Kolbens in der Querschnittsansicht zumindest teilweise schräg verlaufen, wobei eine der Bewegungsrichtung des Kolbens zugewandte Seite der beweglichen Dichtung in Querschnittsansicht ebenfalls zumindest teilweise schräg verläuft, sodass der Kolben die Dichtung beim Überfahren in die Dichtungsaufnahme drückt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist an der Vorderseite des Kolbens ein Arm angeordnet, an dessen in Bewegungsrichtung gesehen vorderem Ende eine Rolle federnd gelagert ist. Dieser Arm kann so mit einer versenkbaren Dichtung zusammenwirken, dass die Dichtung durch den Arm bei Überfahren des Kolbens in die Dichtungsaufnahme gedrückt wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Dichtung als eine mit einer Feder vorgespannte Dichtungsklappe ausgebildet sein. Dabei ist die Dichtung so ausgebildet, dass sie gegen den Druck des eingelassenen Arbeitsmediums sperrt, jedoch in Rotationsrichtung des Kolbens gegen eine Federkraft in die Dichtungsaufnahme versenkbar ist. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die bewegliche Dichtung separat antreibbar sein, um die Dichtung in die Dichtungsaufnahme zu bewegen. Beispielsweise kann die Dichtung über einen elektromagnetischen Antrieb ähnlich einem Relais in die Dichtungsaufnahme hineingezogen werden. Beispielsweise kann bei einer solchen Ausführungsform zusätzlich ein Sensor bereitgestellt sein, der die aktuelle Winkelposition des Rotationskolbens an den separaten Antrieb der Dichtung weitergibt, sodass die Dichtung in Abhängigkeit der Stellung des Rotationskolbens in die Dichtungsaufnahme hineinbewegt werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die bewegliche Dichtung mittels einer mechanischen Steuerung in die Dichtungsaufnahme bzw. wieder aus der Dichtungsaufnahme heraus bewegt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Generator weiterhin mindestens einen um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagerten Ring, der mit dem Kolben verbunden ist. Der drehbar gelagerte Ring kann dabei am inneren Umfang der Kolbenkammer angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der drehbar gelagerte Ring am äußeren Umfang der Kolbenkammer angeordnet. Bei jeder der beiden vorgenannten Anordnungen können der zumindest eine Magnet bzw. die zumindest eine Spule an dem drehbar gelagerten Ring angeordnet sein. Mit anderen Worten ist der Rotationskolben in solchen Ausführungsbeispielen mit einem Ring verbunden, der sich mit dem Rotationskolben mitdreht. Der Magnet bzw. die Spule können an dem Ring befestigt sein oder in den Ring integriert sein und werden so von dem Kolben mitgenommen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch mehrere Magnete oder mehrere Spulen entlang des Umfangs des drehbar gelagerten Ringes angeordnet sein. Insbesondere können die Magnete bzw. Spulen über den vollständigen Umfang des Ringes verteilt sein. Auf diese Weise wird der zur Verfügung stehende Platz optimal ausgenutzt, da jeder der Magnete bzw. jede der Spulen zu einem Induktionsvorgang führt. Es sei hervorgehoben, dass selbstverständlich sowohl Permanentmagnete als auch Elektromagnete als Magnete verwendet werden können.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die zumindest eine Spule dem zumindest einen Magneten oder den mehreren Magneten gegenüberliegend an dem inneren oder dem äußeren Umfang der Kolbenkammer angeordnet. Insbesondere kann die Spule am inneren Umfang der Kolbenkammer angeordnet sein, wenn der drehend gelagerte Ring auch am inneren Umfang der Kolbenkammer angeordnet ist. Entsprechend kann die Spule am äußeren Umfang angeordnet sein, wenn auch der drehbar gelagerte Ring am äußeren Umfang der Kolbenkammer angeordnet ist. Auf diese Weise kann der zu überbrückende Spalt zwischen dem Magneten und der Induktionsspule gering gehalten werden. Ebenso wie an dem drehbar gelagerten Ring mehrere Magnete bzw. mehrere Spulen angeordnet sein können, können selbstverständlich auch mehrere Induktionsspulen entlang des inneren Umfangs der Kolbenkammer bzw. des äußeren Umfangs der Kolbenkammer angeordnet sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Induktionsspulen an dem drehenden Ring angeordnet sein und die Magnete feststehend am inneren Umfang oder am äußeren Umfang der Kolbenkammer angeordnet sein. Insbesondere können die am inneren Umfang oder am äußeren Umfang der Kolbenkammer angeordneten Magnete bzw. Spulen ortsfest sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Generator des Weiteren eine ortsfeste Dichtung, die zwischen dem drehbar gelagerten Ring und den ortsfesten Spulen oder Magneten angeordnet ist. Dabei ist die ortsfeste Dichtung so ausgebildet, dass sie die Kolbenkammer gegenüber den ortsfesten Spulen bzw. Magneten gasdicht abschließt. Gemäß einer Ausführungsform ist die dabei die ortsfeste Dichtung im Wesentlichen ringförmig. In einer Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels kann dabei die ortsfeste Dichtung eine Wölbung in radialer Richtung aufweisen. Typischerweise ist dabei die ortsfeste Dichtung zum Mittelpunkt des Kreisrings hin gewölbt. Die ortsfeste Dichtung erlaubt den gasdichten Abschluss der Kolbenkammer gegenüber der Umgebung, ohne dass ein bewegliches Dichtungselement vorgesehen werden muss. Aufgrund der Wölbung ist die ortsfeste Dichtung angepasst, die im Inneren der Kolbenkammer auftretenden Drücke ohne wesentliche mechanische Verformungen aufzunehmen. Da diese Dichtung ortsfest ist, ist kein Verschleiß der Dichtung bei Rotation des Kolbens zu erwarten. Aufgrund dieser Verschleißfreiheit ist ebenfalls nicht zu erwarten, dass sich die Dichtigkeit über die Lebensdauer des Generators verschlechtert.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die ortsfeste Dichtung aus einem schwach magnetisierbaren oder nicht magnetisierbaren Material gefertigt. Insbesondere kann die ortsfeste Dichtung dabei aus Aluminium, einem Stahl, insbesondere einem nicht rostenden Stahl, oder einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, beispielsweise einem Kohlefaserverbundwerkstoff, gefertigt sein. Aufgrund der geringen Magnetisierbarkeit der ortsfesten Dichtung sind nur äußerst geringe Magnetisierungsverluste im Generator zu erwarten. Die ortsfeste Dichtung kann beispielsweise als Bauteil mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm ausgebildet sein. Insbesondere kann die ortsfeste Dichtung im Wesentlichen gasdicht in einer Gehäusewand des Generators eingespannt sein. Eine solchermaßen eingespannte und gewölbte ortsfeste Dichtung ist somit auf Zug beansprucht und kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Zugfestigkeit im Bereich von 0,5 bis 2 kN/mm2 aufweisen. Beispielsweise kann die ortsfeste Dichtung aus Lehrenband ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann weiterhin in zumindest einem Bereich der Oberfläche des Kolbens eine Labyrinthdichtung ausgebildet sein. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das unter Druck stehende Arbeitsmedium in Rotationsrichtung in nennenswerter Menge zwischen Kolben und Kammerwand hindurchströmt. Gleichzeitig wird auf diese Weise eine Abdichtung bereitgestellt, die praktisch verschleißfrei ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Innenwand der Kolbenkammer zumindest teilweise eine Labyrinthdichtung aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können ein oder mehrere Dichtringe am Kolben breitgestellt sein, wobei die Dichtringe den Kolben gegenüber der Kammerinnenwand in der Art eines Kolbenrings im Ottomotor abdichten. Diese Dichtringe sind typischerweise sehr klein und können beispielsweise aus einem Hartmetall gefertigt sein. Auf diese Weise wird nur wenig Reibung erzeugt und die Dichtringe sind praktisch verschleißfrei. Gemäß einer Weiterbildung sind die Dichtringe federnd in dem Kolben gelagert.
  • Gemäß noch einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein Einlassventil vorgesehen sein, über das das Arbeitsmedium, beispielsweise ein Fluid, insbesondere ein Gas, in die Kolbenkammer eingelassen werden kann, um die Druckseite des Kolbens mit Druck zu beaufschlagen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Auslassventil vorgesehen sein, über das das Arbeitsmedium wieder aus der Kolbenkammer abgelassen werden kann. Insbesondere können solche Ventile über eine Ventilsteuerung ansteuerbar sein, wobei die Ventilsteuerung eingerichtet ist, spezielle im Folgenden beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Generators bereitgestellt. Das Verfahren umfasst insbesondere die folgenden Schritte: ein Arbeitsmedium wird in die Kolbenkammer eingelassen, um eine Druckseite des Kolbens mit Druck zu beaufschlagen, sodass der Kolben auf einer Kreisbahn rotiert; ein vom Kolben mitgenommener Magnet bzw. eine vom Kolben mitgenommen Spule wird an einer Spule bzw. einem Magneten vorbeigeführt, um in der Spule eine elektrische Spannung zu induzieren; und eine elektrische Leistung wird aus dem Generator entnommen. Auf diese Weise wird in dem Rotationskolbengenerator unmittelbar elektrische Energie aus dem unter Druck stehenden Arbeitsmedium ohne Zwischenschaltung eines Getriebes gewonnen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Arbeitsmedium für eine solche Zeitdauer eingelassen werden, die kleiner ist als die Zeitdauer für eine vollständige Rotation des Kolbens. Mit anderen Worten ist die Öffnungszeit eines Einlassventils kleiner als die Dauer einer vollständigen Umdrehung des Kolbens. Insbesondere kann die Zeitdauer, in der das Arbeitsmedium in die Kolbenkammer eingelassen wird, so bemessen sein, dass der Kolben während dieser Zeit höchstens eine halbe Umdrehung oder gar höchstens eine viertel Umdrehung ausführt. Wird das Arbeitsmedium nur für verhältnismäßig kurze Zeit in die Kolbenkammer eingelassen, so kann sich die verhältnismäßig geringe Menge an Arbeitsmedium während einer Rotation des Kolbens stark entspannen. Auf diese Weise kann ein deutlicher Anteil des Drucks in mechanische Rotationsarbeit umgesetzt werden. Bei einem solchen Betrieb ist der Wirkungsgrad des Generators verhältnismäßig hoch, da dem Arbeitsmedium viel mechanische Arbeit entzogen wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird bei dem Verfahren im wesentlichen ständig Arbeitsmedium in die Kolbenkammer nachgeführt. Auf diese Weise entspannt das Arbeitsmedium in der Kolbenkammer kaum, sodass der Kolben andauernd mit dem Ausgangsdruck des Arbeitsmediums beaufschlagt wird. Das Arbeitsmedium, das dann aus der Kolbenkammer ausgelassen wird, weist noch im Wesentlichen denselben Druck auf, wie bei Einlassen in die Kolbenkammer. Auf diese Weise kann der Generator mit hoher Leistung betrieben werden, da ständig der maximale Druck auf den Kolben ausgeübt wird. Zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen Zeitsteuerung kann auch eine Mengensteuerung vorgesehen sein, mittels der die Menge des eingelassenen Arbeitsmediums gesteuert wird. Über eine Steuerung der Einlasszeiten des Arbeitsmediums bzw. der Einlassmenge des Arbeitsmediums kann somit stufenlos zwischen einer wirkungsgradoptimierten Betriebsweise und einer leistungsoptimierten Betriebsweise variiert werden. Insbesondere kann der Generatorbetrieb stufenlos an jeweilige aktuelle Erfordernisse angepasst werden. Wird der Generator beispielsweise im Inselbetrieb gefahren, so kann über diese Steuerung die Generatordrehzahl konstant gehalten und überschüssige Leistung abgegeben werden.
  • Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines elektrischen Generators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 eine andere Querschnittsansicht eines elektrischen Generators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3A bis 3D die Funktionsweise eines elektrischen Generators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 eine weitere Ausführungsform eines elektrischen Generators.
  • 5 noch eine Ausführungsform eines elektrischen Generators.
  • 6 eine Querschnittsansicht eines elektrischen Generators mit einer weiteren Ausführungsform einer beweglichen Dichtung.
  • 7 eine andere Querschnittsansicht eines elektrischen Generators mit einer weiteren Ausführungsform einer ortsfesten Dichtung.
  • 8 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit zwei hintereinandergeschalteten Generatoren.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines elektrischen Generators 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der elektrische Generator 100 weist dabei eine Kolbenkammer 110 auf, die eine Einlassöffnung 112 und eine Auslassöffnung 114 aufweist. Die Kolbenkammer 110 ist in der gezeigten Querschnittsansicht kreisringförmig. In der Kolbenkammer ist weiterhin ein Kolben 120 angeordnet, der um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagert ist. Der Kolben 120 weist eine Druckseite 122 auf, die mit einem unter Druck stehenden Arbeitsmedium, das über die Einlassöffnung 112 in die Kolbenkammer 110 eingelassen werden kann, beaufschlagt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Vorderseite 124 des Kolbens gekrümmt ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch andere geeignete geometrische Formen des Kolbens, etwa eine Rechteckform, gewählt werden können. Als Arbeitsmedium kommen insbesondere Gase in Betracht, wobei hier Helium oder Stickstoff als beispielhafte gasförmige Arbeitsmedien zu nennen wären. Jedoch können. als Arbeitsmedium gleichermaßen auch Dämpfe, insbesondere Wasserdampf, oder ORC-Medien verwendet werden. Dabei können sowohl hochtemperaturstabile ORC-Medien als auch Niedertemperatur-ORC-Medien verwendet werden.
  • Der Kolben 120 ist mit einem drehbar gelagerten Ring 135 verbunden. An dem Ring 135 sind Magnete 130 angeordnet, wobei sich die Magnetpole von im Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Magneten abwechseln. Dies ist in 1 durch die entsprechenden Pfeile angedeutet. Aus 1 geht hervor, dass die Magnete 130 den vollständigen Umfang des Rings 135 überdecken. Auf diese Weise wird der zur Verfügung stehende Platz optimal ausgenutzt. Die Magnete 130 können dabei an dem Ring 135 befestigt oder in diesen integriert sein. Weiterhin können die Magnete 130 als Permanentmagnete oder als Elektromagnete ausgebildet sein. Im letzteren Fall verfügt der elektrische Generator 100 über eine Stromzuführung zu den Elektromagneten 130. Diese kann beispielsweise über Schleifringe und Bürsten geschehen. Der Ring 135 ist am inneren Umfang der Kolbenkammer 110 angeordnet. Ihm gegenüberliegend sind Spulen 140 angeordnet. Werden nun die Magnete 130 an den Spulen 140 vorbeibewegt, so induzieren sie in diesen Spulen eine Spannung. Diese Spannung kann abgegriffen und dem elektrischen Generator 100 somit elektrische Leistung entnommen werden.
  • Zwischen dem Ring 135 und den Spulen 140 ist eine ortsfeste Dichtung 160 angeordnet. Die ortsfeste Dichtung 160 dichtet die Kolbenkammer 110 gegenüber den Spulen 140 gasdicht ab. Weiterhin ist zwischen der Einlassöffnung 112 und der Auslassöffnung 114 eine bewegliche Dichtung 150 vorgesehen. Wie durch den Doppelpfeil in 1 angedeutet kann die bewegliche Dichtung 150 in radialer Richtung bewegt werden. Dabei kann die bewegliche Dichtung 150 aus der Kolbenkammer in eine radial außen liegende Aufnahme hineinbewegt werden und aus dieser wieder in die Kolbenkammer zurück. Die bewegliche Dichtung 150 ist so eingerichtet, dass sie die Kolbenkammer 110 zwischen der Einlassöffnung 112 und der Auslassöffnung 114 im Wesentlichen druckdicht verschließt. Auf diese Weise wird zwischen der Druckseite 122 des Kolbens 120 und der beweglichen Dichtung 150 ein Zwischenraum geschaffen, in den über die Einlassöffnung 112 ein Arbeitsmedium eingebracht werden kann. Weiterhin sind in 1 ein Einlassventil 170 und ein Auslassventil 180 gezeigt. Über das Einlassventil 170 kann das Einbringen von Arbeitsmedium in die Kolbenkammer 110 gesteuert werden. Gleichzeitig kann über das Auslassventil 180 das Auslassen von Arbeitsmedium aus der Kolbenkammer 110 gesteuert werden.
  • Ein Teilbereich der Oberfläche des Kolbens 120 kann mit einer Labyrinthdichtung 126 versehen sein. Dieser Teilbereich umfasst insbesondere den Bereich der Kolbenoberfläche, der zur Innenwand 116 der Kolbenkammer benachbart ist. Aufgrund der Labyrinthdichtung 126 kann die Menge an Arbeitsmedium, die von der Druckseite 122 des Kolbens 120 auf die Vorderseite 124 des Kolbens strömt, deutlich verringert werden. Weiterhin ist die Labyrinthdichtung 126 im Wesentlichen verschleißfrei, sodass der elektrische Generator 100 äußerst wartungsarm ist.
  • 2 zeigt eine weitere Querschnittsansicht des elektrischen Generators 100 entlang einer Ebene senkrecht zur Rotationsrichtung des Kolbens 120. In der darin gezeigten Ausführungsform weist die Kolbenkammer 110 einen bogenförmigen bzw. einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Wie bereits erwähnt sind auch andere Querschnittsgeometrien der Kolbenkammer wie etwa ein Rechteck denkbar. Die Seitenwand der Kolbenkammer weist dabei Auskragungen 118 auf, die dazu dienen, ein Lager 137 für den drehbaren Ring 135 zu tragen. In dieser Querschnittsansicht weist der Ring 135 eine im Wesentlichen T-förmige Struktur auf, wobei der Ring 135 seitlich auf den Lager 137 drehend gelagert ist. Ein Magnet 130 ist am zum Mittelpunkt hinweisenden Ende des Rings 135 angeordnet. Dem Magneten 130 gegenüber ist eine Induktionsspule 140 angeordnet, die auf einem Träger 144 ortsfest gelagert ist. Eine von dem Magneten 130 in der Spule 140 induzierte Spannung V kann über die Spulenanschlüsse 142 abgegriffen werden. Zwischen dem Magneten 130 und der Spule 140 ist die ortsfeste Dichtung 160 angeordnet. Die ortsfeste Dichtung ist so ausgebildet, dass sie die Kolbenkammer 110 gegenüber der ortsfesten Spule 140 gasdicht abschließt. Die ortsfeste Dichtung 160 ist an ihren seitlichen Rändern 162 eingespannt. Dazu weist der Spulenträger 144 Klemmbereiche 146 auf, die sich in radialer Richtung erstrecken. Die seitlichen Enden 162. der Dichtung 160 sind zwischen den Klemmbereichen 146 des Spulenträgers 144 und den Auskragungen 118 der Kammerwand eingespannt. Insbesondere können dabei die Seiten 162 der ortsfesten Dichtung 160 mit den Auskragungen 118 und/oder den Klemmbereichen 146 verklebt oder verschweißt sein. Selbstverständlich sind auch andere Verbindungsarten zwischen der ortsfesten Dichtung 160 und dem Generatorgehäuse denkbar, solange die Gasdichtigkeit gewährleistet werden kann.
  • Wie in 2 gezeigt, weist die ortsfeste Dichtung 160 eine Wölbung in Richtung zum Mittelpunkt des Kreisrings hin auf. Auf diese Weise ist die ortsfeste Dichtung 160 auf Zug beansprucht und wird sich auch dann, wenn die Kolbenkammer 110 mit unter hohem Druck stehenden Arbeitsmedium befüllt ist, nur unwesentlich mechanisch verformen. Dies ist vorteilhaft, da ansonsten der Ring 135 und insbesondere der Magnet 130 an der ortsfesten Dichtung 160 schleifen könnte. Typischerweise ist die ortsfeste Dichtung 160 aus einem schwach magnetisierbaren oder einem nicht magnetisierbaren Material gefertigt. Auf diese Weise werden Magnetisierungsverluste beim Betrieb des Generators möglichst gering gehalten. Beispielsweise kann die ortsfeste Dichtung aus einem Stahl, insbesondere Aluminium, einem nicht rostendem Stahl, oder einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, beispielsweise einem Kohlefaserverbundwerkstoff, gefertigt sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die ortsfeste Dichtung 160 aus Lehrenband aus nicht rostendem Stahl mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm ausgebildet.
  • Im Folgenden wird anhand der 3A bis 3D die Wirkungsweise des elektrischen Generators 100 erläutert. Dabei zeigt 3A wie über die Einlassöffnung 112 ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium in den zwischen der Druckseite 122 des Kolbens 120 und der beweglichen Dichtung 150 gebildeten Zwischenraum eingelassen wird. Das unter Druck stehende Arbeitsmedium beaufschlagt die Druckseite 122 des Kolbens mit einem Druck, sodass der drehbar gelagerte Kolben 120 in Rotation versetzt wird. Dies ist in 3A durch den gekrümmten Pfeil angedeutet. Dabei nimmt der Kolben 120 den Ring 135 und die an ihm angeordneten Magnete 130 mit. Auf diese Weise werden Magnete mit abwechselnder Ausrichtung der Pole an den ortsfesten Spulen 140 vorbeibewegt, sodass jede dieser Spulen ein magnetisches Wechselfeld erfährt. Demgemäß wird in jeder der Induktionseulen 140 eine elektrische Wechselspannung induziert, die an jeweiligen Spulenanschlüssen 142 abgegriffen werden kann.
  • Wie in 3B ersichtlich, bewegt sich nun der Kolben auf seiner Kreisbahn weiter. Gemäß dem in 3B gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Einlassen des Arbeitsmediums in die Kolbenkammer 110 an der angezeigten Winkelposition des Kolbens 120 gestoppt, sodass kein weiteres Arbeitsmedium mehr in die Kolbenkammer 110 eintritt. Es wird darauf hingewiesen, dass die gezeigte Winkelposition des Kolbens 120 lediglich beispielhaft zu verstehen ist und selbstverständlich auch andere Winkelpositionen gewählt werden können. Die nun in dem Bereich der Kolbenkammer, der sich zwischen der beweglichen Dichtung 150 und der Druckseite des Kolbens 120 befindet, vorhandene Menge an Arbeitsmedium entspannt sich und drückt den Kolben 120 weiter in Rotationsrichtung.
  • Dies ist in 3C gezeigt. Weiterhin ist in 3C angedeutet, dass aufgrund der Entspannung des Arbeitsmediums nunmehr der Kolben 120 mit einem geringeren Druck beaufschlagt ist. Entsprechend ist die Länge des gekrümmten Pfeils kürzer dargestellt als beispielsweise in den 3A und 3B. Weiterhin ist durch die Pfeile angedeutet, dass gegebenenfalls noch aus einem vorherigen Takt in der Kolbenkammer befindliches Arbeitsmedium durch den Kolben 120 verdrängt und über die Auslassöffnung 114 aus der Kolbenkammer gedrückt werden kann.
  • 3D zeigt wie der Kolben 120 die beweglich Dichtung 150 beim Überfahren in die Dichtungsaufnahme 156 hineindrückt. Dabei ist die in Bewegungsrichtung des Kolbens liegende Seite 124 des Kolbens 120 teilweise schräg oder wie hier abgerundet ausgebildet. Die der Bewegungsrichtung des Kolbens zugewandte Seite 152 der beweglichen Dichtung 150 ist ebenfalls zumindest teilweise schräg oder abgerundet ausgebildet, sodass der Kolben 120 die Dichtung 150 beim Überfahren in die Dichtungsaufnahme 156 drücken kann. Weiterhin ist in 3D gezeigt, dass die Dichtungsseite 154 der beweglichen Dichtung 160 ein an den Außendurchmesser des Rings 135 angepasstes Profil aufweist, um eine gute Dichtung mit dem Ring 135 zu bewirken. Auch die Dichtungsfläche 154 kann mit einer Labyrinthdichtung versehen sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können anstatt der Labyrinthdichtung auch ein oder mehrere Dichtringe breitgestellt sein, wobei die Dichtringe die bewegliche Dichtung 150 gegenüber dem Ring 135 in der Art eines Kolbenrings im Ottomotor abdichten. Diese Dichtringe sind typischerweise sehr klein und können beispielsweise aus einem Hartmetall gefertigt sein. Auf diese Weise wird nur wenig Reibung erzeugt und die Dichtringe sind praktisch verschleißfrei. Gemäß einer Weiterbildung sind die Dichtringe federnd in dem Kolben gelagert.
  • Alternativ zu dem dargestellten Überfahren der Dichtung mit dem Kolben 120 kann die Dichtung 150 auch separat antreibbar sein, um in die Dichtungsaufnahme 156 bewegt zu werden. Beispielsweise kann dies über einen Elektromagneten realisiert werden, der die Dichtung 150 gegen eine Federkraft in die Dichtungsaufnahme zieht.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei ist der grundsätzliche Aufbau des elektrischen Generators 400 im Wesentlichen gleich zu den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen. Jedoch ist bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Magnetring 435 am äußeren Umfang der Kolbenkammer 410 angeordnet. Weiterhin sind die Induktionsspulen 440 dem Magnetring 435 gegenüberliegend am äußeren Umfang der Kolbenkammer 410 angeordnet. Eine ortsfeste Dichtung 460 schließt wiederum die Kolbenkammer 410 mit dem darin befindlichen Magnetring 435 gasdicht gegenüber den nun außen liegenden Spulen 440 ab. Der prinzipielle Aufbau des Magnetrings 435, der Spulen 440 sowie der ortsfesten Dichtung 460 entsprechen den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei die nötigen Anpassungen auf die Ausführungsform von 4 dem allgemeinen Können des Fachmanns entsprechen. Weiterhin sind die Einlassöffnung 412 sowie die Auslassöffnung 414 im Inneren des Generators 400 gelegen, sodass bei dieser Ausführungsform die Zu- und Ableitungen für das Arbeitsmedium zentral zu führen sind. Ebenfalls innen gelegen ist aufgrund des Aufbaus die bewegliche Dichtung 450, die jedoch ansonsten der vorher beschriebenen beweglichen Dichtung 150 entspricht, wobei die Dichtungsfläche dem Innendurchmesser des Magnetrings 435 angepaßt ist. Mit anderen Worten ist das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel lediglich hinsichtlich der Anordnung von beweglichem Ring und Spulen invertiert, das heißt, die vorher außen liegenden Elemente wurden ins Innere des Generators verlegt, wohingegen die vorher innen liegenden Spulen und der innen liegende Ring nach außen gelegt wurden. Vom prinzipiellen Wirkprinzip und der Funktionsweise her unterscheidet sich der Generator 400 jedoch nicht vom Generator 100 der vorher besprochenen Ausführungsbeispiele.
  • In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Darin weist der Generator 500 wiederum den Aufbau mit innen liegendem drehenden Ring und innen liegenden Spulen so wie im Ausführungsbeispiel der 1 auf. Jedoch sind bei diesem Ausführungsbeispiel die in 1 gezeigten Permanentmagnete durch Spulen 530 ersetzt. Diese Spulen 530 werden in einer Betriebsart des Generators 500 als Magnetspulen verwendet, um in den ihnen gegenüber liegenden Spulen 540 eine Spannung zu induzieren, sodass elektrische Leistung aus dem Generator abgegriffen werden kann. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel werden die ortsfesten innen liegenden Spulen 540 als Magnetspulen betrieben, die in den an ihnen vorbei bewegten Spulen 530 eine Spannung induzieren. Diese Spannung kann ebenfalls abgegriffen werden, und als elektrische Leistung dem Generator entnommen werden. Zur Versorgung der rotierenden Spulen 530 mit Strom bzw. zum Abgriff der in den Spulen induzierten Spannung können Schleifringe und Bürsten vorgesehen sein. Ein Vorteil bei dieser Ausführungsart ist darin zu sehen, dass durch geeignete Steuerung der Erregerströme in den Magnetspulen, die Stärke und/oder Phasenlage der erzeugten Wechselströme gesteuert werden können. Ebenso kann der Generator 500 durch die Steuerung bzw. Regelung der Erregerströme alleine oder in Kombination mit der Steuerung bzw. Regelung des Arbeitsmediums stufenlos zwischen wirkungsgradoptimiertem Betrieb und leistungsoptimiertem Betrieb eingestellt werden. Ebenfalls können so konstante Leistungen und/oder konstante Drehzahlen eingeregelt werden.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines elektrischen Generators 600, wobei in dieser Ausführungsform die bewegliche Dichtung 650 als Klappe ausgebildet ist. Die bewegliche Dichtung 650 ist schwenkbar um eine Achse 652 gelagert und mittels einer Feder 654 vorgespannt. Die Feder 654 drückt die bewegliche Dichtung 650 gegen den Magnetring 635. Da die Dichtung eine länger ist als der Durchmesser der Kolbenkammer 610, ist die bewegliche Dichtung 650 gegenüber dem von dem Arbeitsmedium ausgeübten Druck sperrend. Der rotierende Kolben 620 drückt die Dichtungsklappe 650 jedoch gegen die Federkraft 654 in die Aufnahme. Dabei ist die Dichtung 650 beispielsweise so geformt, dass sie sich in das Profil der äußeren Wand der Kolbenkammer 610 einfügt.
  • 7 zeigt eine andere Schnittansicht mit einer weiteren Ausführungsform der feststehenden Dichtung 760. Dabei ist der Magnetring 735 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei die Öffnung des Us zu der Spule 740 hinzeigt. An der Innenseite eines jeweiligen Schenkels des Us ist jeweils ein Magnet 730 angeordnet. Der Spulenträger 744 ist im Wesentlichen T- förmig ausgebildet, wobei die Spule 740 nach oben durch die Öffnung des U zwischen die beiden Magnete 730 hineinragt. Die ortsfeste Dichtung 760 ist ebenfalls U-förmig ausgebildet und zwischen den Schenkeln des Magnetrings 735 und der Spule 740 angeordnet. Ebenso wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die seitlichen Ränder 762 der ortsfesten Dichtung 760 mit dem Generatorgehäuse derart verbunden, dass die ortsfeste Dichtung 760 die Kolbenkammer 710 gegenüber der Spule 740 gasdicht abschließt. Um die mechanische Festigkeit der U-förmigen ortsfesten Dichtung 760 zu erhöhen, kann der die beiden Schenkel verbindende Querteil der Dichtung mit dem oberen Teil des Spulenträgers 744 verbunden sein. Insbesondere kann der quer laufende Bereich mit dem Spulenträger 744 verschraubt sein.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung, bei der zwei Generatoren 800, 900 der vorbeschriebenen Art hintereinander geschaltet sind. Dabei ist der Auslass 814 des ersten Generators 800 mit dem Einlass 914 des zweiten Generators 900 verbunden. Auf diese Weise kann das aus dem ersten Generator 800 ausströmende Arbeitsmedium noch in dem zweiten Generator 900 verwendet werden, um Strom zu erzeugen. Beispielsweise ist es möglich, den ersten Generator 800 leistungsoptimiert zu betreiben, sodass das aus dem ersten Generator 800 austretende Arbeitsmedium im Wesentlichen einen ähnlichen Druck aufweist wie bei Einströmen in diesen ersten Generator 800. Der zweite Generator 900 kann nun wirkungsgradoptimiert betrieben werden, sodass das unter Druck stehende Arbeitsmedium im zweiten Generator 900 möglichst vollständig entspannt wird. Dazu können beispielsweise die Querschnitte bzw. Volumina der beiden Generatoren in geeigneter Weise aufeinander angepasst sein. So kann der mit hoher Leistung und hohem Druck betriebene Generator 800 einen kleinen Querschnitt der Kolbenkammer aufweisen, wohingegen der Querschnitt der Kolbenkammer des zweiten Generators 900 entsprechend größer ist, um die Menge an Arbeitsmedium aus dem ersten Generator 800 aufzunehmen und zu entspannen. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Generatoren in geeigneter Weise hintereinander geschaltet werden, wobei die jeweiligen Querschnitte/Volumina bzw. Generatordurchmesser aufeinander abzustimmen sind. Insbesondere können solche mehrstufigen Generatoren in einem einzigen Gehäuse angeordnet werden, sodass eine kompakte mehrstufige Bauform bereitgestellt wird. Zusätzlich zur Abstimmung der jeweiligen Querschnitte, Radien und Volumina aufeinander können selbstverständlich auch die Steuerungen der Einlass- und Auslassventile sowie gegebenenfalls die Steuerungen der Erregerströme für Magnetspulen aufeinander abgestimmt werden. Eine solche mehrstufige Bauform kann in weiten Druckbereichen betrieben werden und die verschiedenen Betriebsparameter können fast beliebig eingestellt werden. Weitere Freiheitsgrade des Systems können beispielsweise durch das Vorsehen einer Zwischenerhitzung des Arbeitsmediums zwischen zwei Generatorstufen oder ähnliche vergleichbare Maßnahmen eingestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollen keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Insbesondere können einzelne Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele in andere Ausführungsformen übernommen werden oder verschiedene Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, solange sich die kombinierten Merkmale nicht technisch bedingt gegenseitig ausschließen.

Claims (35)

  1. Elektrischer Generator (100, 400, 500, 600, 700, 800, 900), umfassend eine Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) mit einer Einlaßöffnung (112, 412) und einer Auslaßöffnung (114, 414, 614, 814), wobei die Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) in zumindest einer Querschnittsansicht kreisringförmig ist, einen Kolben (120, 420, 520, 620), der in der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagert ist, wobei der Kolben (120, 420, 520, 620) eingerichtet ist, mindestens einen Magneten (130, 430, 530, 630, 730) auf einer Kreisbahn mitzunehmen, und wobei der Generator weiterhin mindestens eine Spule (140, 440, 540, 640) aufweist, an der der Magnet (130, 430, 530, 630, 730) vorbeigeführt werden kann, so daß in der Spule (140, 440, 540, 640) eine elektrische Spannung induziert werden kann.
  2. Elektrischer Generator, umfassend eine Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, wobei die Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) in zumindest einer Querschnittsansicht kreisringförmig ist, einen Kolben (120, 420, 520, 620), der in der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagert ist, wobei der Kolben (120, 420, 520, 620) eingerichtet ist, mindestens eine Spule (140, 440, 540, 640) auf einer Kreisbahn mitzunehmen, und wobei der Generator weiterhin mindestens einen Magneten (130, 430, 530, 630, 730) aufweist, an dem die Spule (140, 440, 540, 640) vorbeigeführt werden kann, so daß in der Spule (140, 440, 540, 640) eine elektrische Spannung induziert werden kann.
  3. Elektrischer Generator nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine zwischen der Einlaßöffnung (112, 412) und der Auslaßöffnung (114, 414, 614, 814) angeordnete bewegliche Dichtung (150, 450, 650), die eingerichtet ist, die Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung im wesentlichen druckdicht zu verschließen, und die weiterhin so bewegbar ist, daß der Kolben (120, 420, 520, 620) an der beweglichen Dichtung (150, 450, 650) vorbeibewegt werden kann.
  4. Elektrischer Generator nach Anspruch 3, wobei die bewegliche Dichtung (150, 450) im wesentlichen in radialer Richtung bewegbar ist.
  5. Elektrischer Generator nach Anspruch 3 oder 4, wobei die bewegliche Dichtung (150, 450, 650) in eine Dichtungsaufnahme, die in einer inneren oder in einer äußeren Wand der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) ausgebildet ist, bewegbar ist.
  6. Elektrischer Generator nach Anspruch 5, wobei der Kolben (120, 420, 520, 620) und/oder die bewegliche Dichtung (150, 450, 650) so ausgebildet sind, daß der Kolben (120, 420, 520, 620) die Dichtung beim Überfahren in die Dichtungsaufnahme bewegt.
  7. Elektrischer Generator nach Anspruch 6, wobei eine in Bewegungsrichtung des Kolbens (120, 420, 520, 620) liegende Seite des Kolbens in der Querschnittsansicht zumindest teilweise schräg verläuft und wobei eine der Bewegungsrichtung des Kolbens (120, 420, 520, 620) zugewandte Seite der beweglichen Dichtung (150, 450, 650) in Querschnittsansicht ebenfalls zumindest teilweise schräg verläuft, so daß der Kolben (120, 420, 520, 620) die Dichtung beim Überfahren in die Dichtungsaufnahme drückt.
  8. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die bewegliche Dichtung (150, 450) separat antreibbar ist, um die Dichtung in die Dichtungsaufnahme zu bewegen.
  9. Elektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend mindestens einen um den Mittelpunkt des Kreisrings drehbar gelagerten Ring (135, 435, 635, 735), der mit dem Kolben (120, 420, 520, 620) verbunden ist.
  10. Elektrischer Generator nach Anspruch 9, wobei der drehbar gelagerte Ring (135, 635, 735) am inneren Umfang der Kolbenkammer (110, 610, 710) angeordnet ist.
  11. Elektrischer Generator nach Anspruch 9, wobei der drehbar gelagerte Ring (435) am äußeren Umfang der Kolbenkammer (410) angeordnet ist.
  12. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 1 und 9 bis 11, wobei der zumindest eine Magnet (130, 430, 530, 630, 730) an dem drehbar gelagerten Ring (135, 435, 635, 735) angeordnet ist.
  13. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 2 und 9 bis 11, wobei die zumindest eine Spule (140, 440, 540, 640) an dem drehbar gelagerten Ring (135, 435, 635, 735) angeordnet ist.
  14. Elektrischer Generator nach Anspruch 12 oder 13, wobei mehrere Magnete (130, 430, 530, 630, 730) oder mehrere Spulen (140, 440, 540, 640) entlang des Umfangs des drehbar gelagerten Rings (135, 435, 635, 735) angeordnet sind.
  15. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 12 und 14, wobei die zumindest eine Spule (140, 440, 540, 640) dem einen Magneten oder den mehreren Magneten (130, 430, 530, 630, 730) gegenüberliegend an dem inneren oder dem äußeren Umfang der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) angeordnet ist.
  16. Elektrischer Generator nach Anspruch 15, wobei mehrere Spulen (140, 440, 540, 640) entlang des inneren oder des äußeren Umfangs der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) angeordnet sind.
  17. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 2, 3 bis 11, 13 und 14, wobei der zumindest eine Magnet (130, 430, 530, 630, 730) der Spule oder den mehreren Spulen (140, 440, 540, 640) gegenüberliegend an dem inneren oder dem äußeren Umfang der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) angeordnet ist.
  18. Elektrischer Generator nach Anspruch 17, wobei mehrere Magnete (130, 430, 530, 630, 730) entlang des inneren oder des äußeren Umfangs der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) angeordnet sind.
  19. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die an der inneren oder der äußeren Wand der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) angeordneten Magnete (130, 430, 530, 630, 730) oder Spulen (140, 440, 540, 640) ortsfest sind.
  20. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 9 bis 19, weiterhin umfassend eine ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760), die zwischen dem drehbar gelagerten Ring (135, 435, 635, 735) und den ortsfesten Spulen (140, 440, 540, 640) oder Magneten (130, 430, 530, 630, 730) angeordnet ist, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) die Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) gegenüber den ortsfesten Spulen oder Magneten gasdicht abschließt.
  21. Elektrischer Generator nach Anspruch 20, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) im wesentlichen ringförmig ist.
  22. Elektrischer Generator nach Anspruch 21, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) eine Wölbung in radialer Richtung aufweist.
  23. Elektrischer Generator nach Anspruch 22, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) zum Mittelpunkt des Kreisrings hin gewölbt ist.
  24. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) aus einem schwach magnetisierbaren oder nicht magnetisierbaren Material gefertigt ist.
  25. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) aus Aluminium oder nicht rostendem Stahl gefertigt ist.
  26. Elektrischer Generator nach Anspruch 25, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm aufweist.
  27. Elektrischer Generator nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei die ortsfeste Dichtung (160, 460, 660, 760) im wesentlichen gasdicht in einer Gehäusewand des Generators eingespannt ist.
  28. Elektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Labyrinthdichtung (126), die in zumindest einem Bereich der Oberfläche des Kolbens (120) ausgebildet ist.
  29. Elektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Einlaßventil (170), über das ein Arbeitsmedium in die Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) eingelassen werden kann, um eine Druckseite des Kolbens (120, 420, 520, 620) mit Druck zu beaufschlagen.
  30. Elektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Auslaßventil (180), über ein Arbeitsmedium aus der Kolbenkammer (110, 410, 610, 710) abgelassen werden kann.
  31. Elektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Ventilsteuerung, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der nachfolgenden Ansprüche auszuführen.
  32. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Generators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: (a) Einlassen eines Arbeitsmediums in die Kolbenkammer, um eine Druckseite des Kolbens mit Druck zu beaufschlagen, so daß der Kolben auf einer Kreisbahn rotiert; (b) Vorbeiführen eines/einer vom Kolben mitgenommenen Magneten/Spule an einer Spule/Magneten, um in der Spule eine elektrische Spannung zu induzieren; und (c) Entnehmen einer elektrischen Leistung aus dem Generator.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei in Schritt (a) das Arbeitsmedium nur für eine Zeitdauer eingelassen wird, die kleiner als die Zeitdauer für eine vollständige Rotation des Kolbens ist.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Zeitdauer des Einlassens des Arbeitsmediums so bemessen ist, daß der Kolben während dieser Zeit höchstens eine halbe Umdrehung ausführt.
  35. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, wobei die Zeitdauer des Einlassens des Arbeitsmediums so bemessen ist, daß der Kolben während dieser Zeit höchstens eine Viertelumdrehung ausführt.
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