DE202010001907U1 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

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Abstract

Rotationskolbenmaschine, bei der in einem Gehäuse in gleiche Drehrichtung jeweils mit einer Welle verbunden rotierende Kolben angeordnet sind, wobei die Kolben mit einem Gehäusewandabschnitt eine Arbeitskammer bilden, die durch eine Relativbewegung der Kolben zueinander vergrößerbar und verkleinerbar ist und die über Ein- und Auslassöffnungen verfügt, wobei die Wellenbewegung auf eine Arbeitswelle übertragbar ist oder umgekehrt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Innenraum jedes Gehäuses (1) rotationssymmetrisch zu den Wellen (3, 5) der Kolben (4, 6) ausgebildet ist,
die Kolben (4, 6) jeweils die Form eines Gehäuseinnenraumsegmentes aufweisen oder scheibenförmig ausgebildet sind,
jede Gehäuseinnenwand in den Innenraum weisende offene Kanäle (18) für den Ein- und oder Auslass von und/oder Ein- und Auslassöffnungen (16, 17) für Arbeitsmittel aufweist und
die Wellen (3) und (5) außerhalb des Gehäuseinnenraumes ständig miteinander und/oder mit der Arbeitswelle (2) getriebetechnisch so verbunden sind, dass die Drehzahl der Wellen (3) und (5) derart zueinander...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, die als Antriebsmotor oder Pumpe betrieben werden kann und bei der Arbeitskammern durch die Relativbewegung von zwei Rotationskolben zueinander veränderbar sind.
  • Derartige Maschinen sind bekannt.
  • Die DE 41 15 289 C2 beschreibt eine Rotationskolbenmaschine mit zwei um die gleiche Achse rotierenden, mit Kolben ausgerüsteten Rädern, die durch Zwischenelemente eines Getriebes miteinander verkoppelt sind. Kompression und Expansion entstehen durch die Relativbewegung der Kolben, die jeder abwechselnd infolge einer Expansion Arbeit leisten und anschließend in einer Stillstands- bzw. Quasistillstandsphase als Sperrglied wirken. Sie bewegen sich in einem toridförmigen Arbeitsraum. Die Relativbewegung der beiden Räder während des Umlaufs erfolgt über die oszillierenden Winkelbewegungen der koppelnden Zwischenelemente, die Elemente eines Kegel-, Planeten-, oder Hebeltriebes und auf einem Rotationskörper montiert sind, der mit etwa gleichförmiger Geschwindigkeit rotiert, während die Kolbenräder durch die Oszillation der Zwischenelemente oszillieren. An diesem Körper ist auch der Abtrieb bzw. Antrieb montiert. Die Oszillation der Zwischenelemente wird bewirkt durch Zwangskräfte, die von an diesen Koppelelementen angebrachten Steuerarmen erzeugt werden, die eine in sich geschlossene, umlaufende, aus Zykloidenabschnitten, Sinusbögen, oder ähnlichen bestehende Bahnkurve abfahren.
  • Aus der DE 200 11 552 U1 ist ein Rotationskolbenverbrennungsmotor bekannt, bei dem sich drei oder mehr scheibenförmige Rotationskolben in gleicher Drehrichtung und mit zueinander definierter Drehzahl um jeweils kolbenzugehörige parallel zueinander stehende Achsen drehen. Der von Kolbensegmenten gebildete Druckraum wird alternativ vergrößert und verkleinert.
  • Die in der DE 10 2005 026 661 A1 beschriebene Rotationskolbenmaschine besteht aus einem Gehäuse, in dem ein erster und zumindest ein zweiter Kolben angeordnet sind, die gemeinsam in dem Gehäuse um eine gehäusefeste Drehachse umlaufen können, wobei der erste Kolben eine erste Endfläche und der zumindest zweite Kolben eine der ersten Endfläche zugewandte zweite Endfläche aufweist, wobei die Endflächen eine Arbeitskammer begrenzen und wobei der erste und der zumindest zweite Kolben beim Umlaufen um die Drehachse zueinander gegensinnige hin- und hergehende Bewegungen ausführen, um die Arbeitskammer abwechselnd zu vergrößern und zu verkleinern.
  • Die genannten Rotationskolbenmotore sind konstruktiv aufwendig und lassen deutlich wechselnde Abtriebsmomente erwarten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotationskolbenmotor vorzuschlagen, der eine hohe Arbeitstaktzahl realisiert, einen hohen Wirkungsgrad aufweist und sich durch ein konstantes Abtriebsmoment auszeichnet.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird bei einer Rotationskolbenmaschine, bei der in einem Gehäuse in gleiche Drehrichtung jeweils mit einer Welle verbunden rotierende Kolben angeordnet sind, wobei die Kolben mit einem Gehäusewandabschnitt eine Arbeitskammer bilden, die durch eine Relativbewegung der Kolben zueinander vergrößerbar und verkleinerbar ist und die über Ein- und Auslassöffnungen verfügt, wobei die Wellenbewegung auf eine Arbeitswelle übertragbar ist oder umgekehrt, vorgeschlagen, dass der Innenraum jedes Gehäuses rotationsymmetrisch zu den Wellen der Kolben ausgebildet ist, die Kolben jeweils die Form eines Gehäuseinnenraumsegmentes aufweisen oder scheibenförmig ausgebildet sind, jede Gehäuseinnenwand in den Innenraum weisende offene Kanäle für den Ein- und oder Auslass von Arbeitsmittel und/oder Ein- und Auslassöffnungen für Arbeitsmittel aufweist und die Wellen der Kolben außerhalb des Gehäuseinnenraumes ständig miteinander und/oder mit der Arbeitswelle getriebetechnisch so verbunden sind, dass die Drehzahl der Wellen derart zueinander veränderbar ist, dass unter Beibehaltung der Drehzahl des in Drehrichtung jeweils hinteren Kolbens der vordere Kolben durch eine Drehzahlerhöhung in die hintere Kolbenposition bewegbar ist und nach Erreichen dieser Position die Drehzahlerhöhung zurücknehmbar ist.
  • Eine optimale Geometrie und Steuerbarkeit der Rotationskolbenmaschine ist dabei realisierbar mit Kolben, die jeweils einem ¼ Segment des Gehäuseinnenraumes entsprechen oder wenn bei scheibenförmigen Kolben die Kolben in der Position des Beginns der erhöhten Drehzahl des in Drehrichtung vorn liegenden Kolbens und des Abschlusses der erhöhten Drehzahl des hinten liegenden Kolbens einen Winkel um 90° einschliessen.
  • Die Wellen der Kolben verlaufen dabei bevorzugt koaxial, wobei die äußere Welle mit einem Kolben verbunden ist und die aus der äußeren Welle herausgeführte Welle mit dem anderen Kolben.
  • Bei ständiger Rotationsbewegung der Kolben lässt sich so ein Drehzahlverhältnis zueinander von 1:3 realisieren. Das bedeutet, dass während sich der hintere Kolben um 90° dreht der vordere Kolben 270° durchläuft und damit die hintere Position einnimmt. Dann beginnt der Vorgang von neuem, wobei die Kolben gewechselt haben. Bei einer Umdrehung der Kolbenwellen finden somit zwei Arbeitsphasen statt.
  • Bewährt haben sich Rotationskolbenmaschinen, bei deren der Innenraum des Gehäuses kugelförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist.
  • Die Ein- und Auslasskanäle werden bevorzugt ringförmig in Bezug auf die Wellen in der Gehäusewand angeordnet. Ihr Verlauf in Bezug auf den Umfangswinkel wird in den Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
  • Eine optimal auf diesen Verlauf der Ein- und Auslasskanäle abgestimmte Kolbenschmierung wird dadurch erreicht, dass jeder Kolben im Bereich der Gleitpaarung mit der Gehäuseinnenwand mindestens einen vorzugsweise in Wellenlängsrichtung verlaufenden, zur Gehäuseinnenwand hin bis auf den Bereich der Ein- und Auslasskanäle offenen Schmiermittelkanal aufweist.
  • Die außerhalb des Gehäuseinnenraumes bestehende Verbindung der Wellen der Kolben miteinander und/oder mit der Arbeitswelle, durch die unter Beibehaltung der Drehzahl des in Drehrichtung jeweils hinteren Kolbens der vordere Kolben durch eine Drehzahlerhöhung in die hintere Kolbenposition bewegbar ist und nach Erreichen dieser Position die Drehzahlerhöhung zurücknehmbar ist, ist in einer bevorzugten Ausführung durch Zahnradpaarungen erreichbar, deren Zahnräder abschnittsweise wechselnde Zahnradteilkreisdurchmesser aufweisen.
  • Die vorgenannt Rotationskraftmaschine ist als Pumpe betreibbar, wobei das Pumpvolumen bei scheibenförmigen Kolben pro Wellenumrehung 2 × 270° des Gehäuseinnenvolumens beträgt.
  • Die vorgenannte Rotationskraftmaschine kann als Arbeitsmaschine mit Dampf betrieben werden.
  • Bei einem mit Kraftstoff anzutreibenden Rotationsmotor sind zwei Gehäuse mit jeweils zwei zusammenwirkenden Kolben nebeneinander angeordnet, wobei die jeweiligen Wellen miteinander in koaxialer Bauweise gekoppelt sind. In einem Gehäuse arbeiten die Kolben als Verdichter und im anderen Gehäuse als Turbine, wobei die Gehäuse über eine Verbrennungskammer, in die Kraftstoff einbringbar ist, miteinander gekoppelt sind. Die verdichtete Luft strömt vom Verdichter in die Verbrennungskammer. Hier erfolgt ein Kraftstoffeintrag und die Zündung sowie die Verbrennung. Die expandierenden Verbrennungsgase werden in die Turbine geleitet und verrichten hier Arbeit.
  • Um einen ruhigen Lauf durch ein Kräftegleichgewicht zu erzielen, wird für eine bevorzugte Ausführung vorgeschlagen, dass die auf einer Welle angeordneten Kolben in beiden Gehäusen um 180° zueinander versetzt sind.
  • Bei der koaxialen Bauweise der Wellen bei zwei nebeneinander angeordneten und zusammenwirkenden Gehäusen ist bevorzugt eine innenliegende Welle vorgesehen, die mit einem Kolben des ersten Gehäuses verbunden ist, eine äußere Welle, die mit einem Kolben im ersten und im zweiten Gehäuse verbunden ist und eine weitere zweite äußere Welle, die mit einem Kolben des ersten Gehäuses gekoppelt ist, wobei die zweite äußere Welle mit der innenliegenden Welle gleichlaufend verbunden ist.
  • Dieser mit Kraftstoff betriebene Rotationskolbenmotor ist erweiterbar. So wird vorgeschlagen, zwei oder drei mit Kraftstoff angetriebene Rotationsmotore mit jeweils zwei Gehäusen parallel zueinander anzuordnen, wobei deren koaxial aufgebauten Wellen durch die Arbeitswelle miteinander gekoppelt werden.
  • Der vorgeschlagene Rotationsmotor zeichnet sich neben einem hohen Wirkungsgrad durch eine federlose Konstruktion aus, was hohe Drehzahlen gestattet.
  • Der Expansionsraum wird nicht linear verkleinert bedingt durch den nachrückenden Kolben, was die Energiebilanz verbessern dürfte.
  • Der Motor lässt eine hohe Laufruhe zu ohne aufwendige konstruktive Gestaltungen.
  • Die Nachteile einer Vorzündung wie bei Motoren mit Kurbelwelle vorhanden, entfallen.
  • Der Motor ist mit jeder Art Kraftstoff betreibar. Dichtungs und Schmierungsprobleme wie bei anderen Rotationskolbenmotoren bekannt, treten nicht auf.
  • Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1 Gehäuse im Schnitt in Wellenlängsrichtung,
  • 2 Gehäuse mit scheibenförmigen Kolben,
  • 3 Gehäuse mit segmentartigen Kolben (Turbine),
  • 4 Gehäuse mit segmentartigen Kolben (Verdichter),
  • 5 Verbrennungsmotor,
  • 6 Zusammenwirken von Verdichter und Turbine,
  • 7 Getriebe zur Kolbensteuerung,
  • 8 zwei parallel angeordnete Verbrennungsmotore und
  • 9 drei parallel angeordnete Verbrennungsmotore.
  • 1 zeigt die Rotationskolbenmaschine mit einem kugelförmigen Gehäuse 1 im Schnitt in Wellenlängsrichtung.
  • Der Innenraum jedes Gehäuses 1 ist rotationssymmetrisch zu den Wellen 3, 5 der Kolben 4, 6 ausgebildet. Dabei weisen die Kolben 4, 6 jeweils die Form eines Gehäuseinnenraumsegmentes auf oder sind scheibenförmig ausgebildet.
  • Die Wellen 3, 5 verlaufen koaxial ineinander, wobei die äußere Welle 5 mit dem Kolben 6 verbunden ist und die aus der Welle 5 herausgeführte Welle 3 mit dem Kolben 4.
  • Jeder Kolben 4, 6 verfügt im Bereich der Gleitpaarung mit der Gehäuseinnenwand über mindestens einen in Wellenlängsrichtung verlaufenden, zur Gehäuseinnenwand hin bis auf den Bereich der Ein- und Auslasskanäle 18 offenen Schmiermittelkanal 13. Dieser wird über einen Einlass 9 im Bereich der Lagerung der Wellen 3, 5 gespeist. Die in die Gehäuseinnenwand eingelassenen, in den Innenraum weisenden offene Kanäle 18 für den Ein- und oder Auslass von Arbeitsmittel sind in den folgenden Fig. dargestellt.
  • Die Wellen 3 und 5 sind außerhalb des Gehäuseinnenraumes ständig mit der Arbeitswelle 2 getriebetechnisch so verbunden, dass die Drehzahl der Wellen 3 und 5 derart zueinander veränderbar ist, dass unter Beibehaltung der Drehzahl des in Drehrichtung jeweils hinteren Kolbens der vordere Kolben durch eine Drehzahlerhöhung in die hintere Kolbenposition bewegbar ist und nach Erreichen dieser Position die Drehzahlerhöhung zurücknehmbar ist. Dies erfolgt durch Zahnradpaarungen (8/20, 7/21), deren Zahnräder abschnittsweise wechselnde Teilkreisdurchmesser aufweisen.
  • 2 zeigt ein Gehäuse 1 mit scheibenförmigen Kolben 4, 6. Der Innenraum des Gehäuses 1 ist zylinderförmig ausgebildet und die Wellen 3, 5 sind in der Zylindermittelachse angeordnet. Die Wellen 3, 5 verlaufen koaxial ineinander, wobei die äußere Welle 5 mit dem Kolben 6 verbunden ist und die aus der Welle 5 herausgeführte Welle 3 mit dem Kolben 4. Die Wellen 3, 5 sind über die Arbeitswelle 2 miteinander so gekoppelt, dass die unterschiedlichen Drehzahlen zueinander realisiert werden können.
  • Die Kolben 4, 6 schließen in der dargestellten Position des Beginns der erhöhten Drehzahl des in Drehrichtung vorn liegenden Kolbens 6 und des Abschlusses der erhöhten Drehzahl des hinten liegenden Kolbens 4 einen Winkel um 90° ein. Ein- und Auslass 16, 17 sind in dieser Position geschlossen.
  • Bei Drehung der koaxial angeordneten Wellen 3, 5 wird der Auslass 17 langsam freigegeben während Kolben 6 mit erhöhter Drehzahl das Volumen des Arbeitsraumes 15 ausstößt und rückseitig den sich vergrößernden Raum 14 durch Ansaugen durch den Einlass 16 füllt.
  • Bei ständiger Rotationsbewegung der Kolben 4, 6 beträgt das Drehzahlverhältnis zueinander 1:3, wobei die Kolben dabei die Drehzahl wechseln. Nach einer halben Umdrehung der Arbeitswelle 2 ist die dargestellte Position wieder erreicht, wobei die Kolben gewechselt haben (Drehung der Wellen: Welle 5 = 270°, Welle 3 = 90°, Arbeitswelle 2 = 180°).
  • Diese Rotationskraftmaschine ist somit als Pumpe betreibbar, wobei das Pumpvolumen pro Wellenumrehung 2 × 270° des Gehäuseinnenvolumens beträgt.
  • 3 zeigt eine Rotationskolbenmaschine mit einem kugelförmigen Gehäuse 1 und Kolben 4, 6, die jeweils einem ¼ Segment des Gehäuseinnenraumes entsprechen.
  • Der Innenraum des Gehäuses 1 ist auch hier rotationssymmetrisch zu den koaxial angeordneten Wellen 3, 5 der Kolben 4, 6 ausgebildet.
  • In die Gehäuseinnenwand sind in den Innenraum weisende offene Kanäle 18 für den Ein- und oder Auslass von Arbeitsmittel eingelassen. Die Ein- und Auslasskanäle 18 sind dabei ringförmig in Bezug auf die Wellen 3, 5 in der Gehäusewand angeordnet.
  • Die Wellen 3 und 5 sind außerhalb des Gehäuseinnenraumes ständig miteinander und/oder mit der Arbeitswelle 2 getriebetechnisch so verbunden, dass die Drehzahl der Wellen 3 und 5 derart zueinander veränderbar ist, dass unter Beibehaltung der Drehzahl des in Drehrichtung jeweils hinteren Kolbens der vordere Kolben durch eine Drehzahlerhöhung in die hintere Kolbenposition bewegbar ist und nach Erreichen dieser Position die Drehzahlerhöhung zurücknehmbar ist. Bei ständiger Rotationsbewegung der Kolben 4, 6 beträgt das Drehzahlverhältnis zueinander 1:3, wobei die Kolben dabei die Drehzahl wechseln (Drehung der Wellen: Welle 5 = 270°, Welle 3 = 90°, Arbeitswelle 2 = 180°).
  • Bei der dargestellten Position der Kolben 4 und 6 beginnt Kolben 6 mit der erhöhten Drehzahl zu drehen, während Kolben 4 diese Phase gerade abgeschlossen hat und jetzt mit der geringeren Drehzahl weiterdreht. Nach einer halben Umdrehung der Arbeitswelle 2 ist die dargestellte Position wieder erreicht, wobei die Kolben gewechselt haben.
  • Die Ein- und Auslasskanäle 18 sind dabei so angeordnet, dass das Ansaugen hinter dem Kolben 6 etwa mit Beginn der höheren Drehzahl einsetzt und der Auslasskanal 18/17 ca 15° vor dem Beginn des Ansaugkanales 18/16 in Drehrichtung endet.
  • Die Einlass- und Auslasskanäle 18 erstrecken sich dabei über ein Winkelmaß von 75° mit einer Toleranz von –15°.
  • Die dargestellte hintere Kolbenkante entspricht dabei einer Position, bei der die Expansion beginnt, d. h. der Auslasskanal 18/17 beginnt bei 225° und erstreckt sich über den Umfang von 75° und der Einlasskanal 18/16 beginnt bei 315° und erstreckt sich über 75°.

    Gewährleistet sind so
    • a) ein Abstand zwischen dem Ende des Auslasskanals 18/17 und dem Beginn des Einlasskanals 18/16 von mindestens 15° und
    • b) ein Geschlossensein sowohl des Ein- als auch des Auslasskanals 18 über ein Winkelmaß von mindestens 5°, die Phase in der in die Verbrennungskammer 23 Kraftstoff z. B. eingespritzt wird und zur Zündung gelangt.
  • Die in 3 dargestellte Ausführung der Rotationskolbenmaschine ist vorrangig als Turbine 1.3 einsetzbar und kompatibel mit dem in 4 dargestellten Verdichter 1.2.
  • Der in 4 dargestellt Verdichter 1.2 entspricht im Aufbau grundsätzlich der vorab beschriebene Turbine 1.3. Abweichend ist hier lediglich der verkürzte Ausströmkanal 18/17 für verdichtete Luft und eine vorteilhafte Umfangsverschiebung des Ein- und Ausströmkanals 18 in Drehrichtung um ca. 15°.
  • Die verdichtete Luft wird so in vollem Umfange nutzbar. Gewährleistet sind auch hier ein Abstand zwischen dem Ende des Auslasskanals 18/17 und dem Beginn des Einlasskanals 18/16 von mindestens 15° und ein Geschlossensein sowohl des Ein- als auch des Auslasskanals 18 über ein Winkelmaß von mindestens 5° in der Phase, in der in die Verbrennungskammer 23 Kraftstoff z. B. eingespritzt wird und zur Zündung gelangt.
  • Natürlich sind auch vorliegend bei den angegebenen Winkeln für den Beginn und das Ende von Ein- und Ausströmkanälen 18 Modifizierungen und Optimierungen denkbar. Wesentlich ist aber, dass die vorgeschlagene Rotationsmaschine ohne Ventile steuerbar ist.
  • 5 und 6 zeigen in unterschiedlichen Schnittansichten einen mit Kraftstoff angetriebenen Rotationsmotor mit zwei Gehäusen 1 mit jeweils Kolben 4, 6 nebeneinander angeordnet sind, wobei die jeweiligen Wellen 3, 5 miteinander in koaxialer Bauweise gekoppelt sind. Im Gehäuse 1.2 arbeiten die Kolben 4, 6 als Verdichter und im Gehäuse 1.3 als Turbine. Die Gehäuse 1.2 und 1.3 sind über eine Verbrennungskammer 23, in die Kraftstoff einbringbar ist, miteinander gekoppelt.
  • Die koaxiale Bauweise der Wellen 3, 5 sieht bei diesen zwei nebeneinander angeordneten und zusammenwirkenden Gehäusen 1.2, 1.3 eine innenliegende Welle 3 vor, die mit dem Kolben 4 des Gehäuses 1.2 verbunden ist, eine äußere Welle 5, die mit dem Kolben 6 im Gehäuse 1.2 und dem Kolben 6 im Gehäuse 1.3 verbunden ist und einer weiteren äußeren Welle 5', die mit dem Kolben 4 des Gehäuses 1.3 gekoppelt ist, wobei die Welle 5' mit der Welle 3 gleichlaufend verbunden ist. Dazu wird eine Drehübertragungsbrücke 22 genutzt.
  • Von Vorteil ist es, wenn die auf der Welle 3/5' oder 5 angeordneten Kolben 4 oder 6, die in den Gehäusen 1.2 und 1.3 drehen, um 180° zueinander versetzt sind, so dass ein gewisses Kräftegleichgewicht besteht, was die Laufruhe deutlich verbessert.
  • Die verdichtete Luft strömt vom Verdichter 1.2 in die Verbrennungskammer 23. Hier erfolgt ein Kraftstoffeintrag z. B. über eine Einspritzdüse 19, die Zündung sowie die Verbrennung. Die expandierenden Verbrennungsgase werden in die Turbine 1.3 geleitet und verrichten hier Arbeit, indem der Kolben 6 (vgl. 3) in Drehrichtung bewegt wird, wobei gleichzeitig die Gase vom vorherigen Arbeitsgang ausgestoßen werden. Während sich der Kolben 6 mit der erhöhten Drehzahl in Richtung der Position des Kolbens 4 bewegt, bewegt sich Kolben 4 auf die Arbeitsposition des in 3 dargestellten Kolbens 6.
  • 7 zeigt die außerhalb des Gehäuseinnenraumes bestehende Verbindung der Wellen 3 und 5 mit der Arbeitswelle 2 und damit auch miteinander, durch die unter Beibehaltung der Drehzahl des in Drehrichtung jeweils hinteren Kolbens der vordere Kolben durch eine Drehzahlerhöhung in die hintere Kolbenposition bewegbar ist und nach Erreichen dieser Position die Drehzahlerhöhung zurücknehmbar ist.
  • Genutzt werden dafür Zahnradpaarungen 8/20 und 7/21, deren Zahnräder abschnittsweise wechselnde Teilkreisdurchmesser aufweisen und die miteinander kämmen, wobei die äußeren Teilkreisdurchmesser 8.2, mit 7.2 und 21.1 mit 20.1 der Zahnradabschnitte von gleicher Größe sind und die inneren 8.1 mit 7.1 und 21.2 mit 20.2 ebenfalls. Dabei sind die Zahnräder mit den wechselnden Teilkreisen auf folgenden Wellen angeordnet: Welle 5 Zahnrad 20, Welle 3 Zahnrad 21, Welle 2 Zahnräder 7, 8.
  • Das Übersetzungsverhältnis vom Zahnradpaar 8.1 mit 20.1 und 7.1 mit 21.1 beträgt 1:2 und das Übersetzungsverhältnis vom Zahnradpaar 7.2 mit 21.2 und 8.2 mit 20.2 beträgt 2:3.
  • Bei ständiger Rotationsbewegung der Kolben 4, 6 infolge der Bewegung ihrer Wellen 3, 5 beträgt durch die entsprechende Zahnradabschnittanordnung das Drehzahlverhältnis zueinander 1:3 als optimales Verhältnis.
  • Diese getriebetechnische Verbindung der Wellen 3 und 5 mit der Arbeitswelle 2 gewährleistet, dass zwei Wechsel des vorderen Kolbens zum hinteren Kolben während einer Umdrehung der Arbeitswelle 2 und Wellen 3 und 5 vollzogen werden, wobei die Arbeitswelle 2 im Vergleich zu den Wellen 3 und 5 ihr konstantes Drehmoment unverändert beibehält.
  • 8 und 9 zeigen zwei oder drei mit Kraftstoff angetriebene Rotationsmotore mit jeweils zwei Gehäusen 1 (wie in 5 dargestellt) parallel zueinander angeordnet, wobei deren koaxial aufgebauten Wellen 3, 5 durch die Arbeitswelle 2 miteinander koppelbar sind, wobei pro Gehäuse 1 zwei Wechsel des vorderen Kolbens zum hinteren Kolben während einer Umdrehung der Arbeitswelle 2 realisierbar sind.
  • Der Motor gemäß 8 weist bei einer Drehung der Arbeitswelle 2 (= eine Umdrehung der Wellen 3, 5) vier Arbeitstakte auf, der in 9 sogar 6 Arbeitstakte.
  • Derartige Kombinationen sind natürlich auch möglich, wenn Rotationskolbenmaschinen mit nur einem Gehäuse 1 eingesetzt werden, z. B. eine Pumpe, Turbine oder ein Verdichter als selbständige Maschinen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Gehäuse (Kugelgehäuse oder Zylindergehäuse)
    1.1
    Pumpe
    1.2
    Verdichter
    1.3
    Turbine
    2
    Arbeitswelle
    3
    Welle
    4
    Kolben
    5
    Welle
    6
    Kolben
    7
    Zahnrad mit Doppelübersetzung
    8
    Zahnrad mit Doppelübersetzung
    9
    Einlass
    10
    Triebwerk
    11
    Ring
    12
    Ring
    13
    Schmiermittelkanal
    14
    Arbeitsraum
    15
    Arbeitsraum
    16
    Einlass
    17
    Auslass
    18
    Ein- und Auslasskanäle
    19
    Einspritzdüse
    20
    Zahnrad mit Doppelübersetzung
    21
    Zahnrad mit Doppelübersetzung
    22
    Drehübertragungsbrücke
    23
    Verbrennungskammer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4115289 C2 [0003]
    • DE 20011552 U1 [0004]
    • DE 102005026661 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Rotationskolbenmaschine, bei der in einem Gehäuse in gleiche Drehrichtung jeweils mit einer Welle verbunden rotierende Kolben angeordnet sind, wobei die Kolben mit einem Gehäusewandabschnitt eine Arbeitskammer bilden, die durch eine Relativbewegung der Kolben zueinander vergrößerbar und verkleinerbar ist und die über Ein- und Auslassöffnungen verfügt, wobei die Wellenbewegung auf eine Arbeitswelle übertragbar ist oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum jedes Gehäuses (1) rotationssymmetrisch zu den Wellen (3, 5) der Kolben (4, 6) ausgebildet ist, die Kolben (4, 6) jeweils die Form eines Gehäuseinnenraumsegmentes aufweisen oder scheibenförmig ausgebildet sind, jede Gehäuseinnenwand in den Innenraum weisende offene Kanäle (18) für den Ein- und oder Auslass von und/oder Ein- und Auslassöffnungen (16, 17) für Arbeitsmittel aufweist und die Wellen (3) und (5) außerhalb des Gehäuseinnenraumes ständig miteinander und/oder mit der Arbeitswelle (2) getriebetechnisch so verbunden sind, dass die Drehzahl der Wellen (3) und (5) derart zueinander veränderbar ist, dass unter Beibehaltung der Drehzahl des in Drehrichtung jeweils hinteren Kolbens der vordere Kolben durch eine Drehzahlerhöhung in die hintere Kolbenposition bewegbar ist und nach Erreichen dieser Position die Drehzahlerhöhung zurücknehmbar ist.
  2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (4, 6) jeweils einem Segment des Gehäuseinnenraumes entsprechen.
  3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei scheibenförmigen Kolben (4, 6) die Kolben in der Position des Beginns der erhöhten Drehzahl des in Drehrichtung vorn liegenden Kolbens und des Abschlusses der erhöhten Drehzahl des hinten liegenden Kolbens einen Winkel um 90° einschliessen.
  4. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei ständiger Rotationsbewegung der Kolben 4, 6 das Drehzahlverhältnis zueinander 1:3 beträgt.
  5. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die getriebetechnische Verbindung der Wellen (3) und (5) mit der Arbeitswelle (2) so erfolgt, dass zwei Wechsel des vorderen Kolbens zum hinteren Kolben während einer Umdrehung der Arbeitswelle (2) realisierbar sind.
  6. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Gehäuses (1) kugelförmig ausgebildet ist.
  7. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Gehäuses (1) zylinderförmig ausgebildet ist und die Wellen (3, 5) in der Zylindermittelachse angeordnet sind.
  8. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Auslasskanäle (18) ringförmig in Bezug auf die Wellen (3, 5) in der Gehäusewand angeordnet sind.
  9. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (4, 6) im Bereich der Gleitpaarung mit der Gehäuseinnenwand mindestens einen vorzugsweise in Wellenlängsrichtung verlaufenden, zur Gehäuseinnenwand hin bis auf den Bereich der Ein- und Auslasskanäle (18) offenen Schmiermittelkanal (13) aufweist.
  10. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (3, 5) koaxial verlaufen, wobei die äußere Welle (5) mit dem Kolben (6) verbunden ist und die aus der Welle (5) herausgeführte Welle (3) mit dem Kolben (4).
  11. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die außerhalb des Gehäuseinnenraumes bestehende Verbindung der Wellen (3) und (5) miteinander und/oder mit der Arbeitswelle (2), durch die unter Beibehaltung der Drehzahl des in Drehrichtung jeweils hinteren Kolbens der vordere Kolben durch eine Drehzahlerhöhung in die hintere Kolbenposition bewegbar ist und nach Erreichen dieser Position die Drehzahlerhöhung zurücknehmbar ist, durch Zahnradpaarungen (8/20, 7/21) erfolgt, deren Zahnräder abschnittsweise wechselnde Teilkreisdurchmesser aufweisen.
  12. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mit Kraftstoff angetriebenen Rotationsmotor zwei Gehäuse (1) mit jeweils Kolben (4, 6) nebeneinander angeordnet sind, wobei die jeweiligen Wellen (3, 5) miteinander in koaxialer Bauweise gekoppelt sind, im Gehäuse (1.2) die Kolben (4, 6) als Verdichter arbeiten und im Gehäuse (1.3) als Turbine und die Gehäuse (1.2) und (1.3) über eine Verbrennungskammer (23), in die Kraftstoff einbringbar ist, miteinander gekoppelt sind.
  13. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer Welle (3 oder 3/5' oder 5) angeordneten Kolben (4, 6), die in den Gehäusen (1.2) und (1.3) drehen, um 180° zueinander versetzt sind.
  14. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxiale Bauweise der Wellen (3, 5) bei zwei nebeneinander angeordneten und zusammenwirkenden Gehäusen (1.2, 1.3) eine innenliegende Welle (3) vorsieht, die mit einem Kolben des Gehäuses (1.2) verbunden ist, eine äußere Welle (5), die mit einem Kolben im Gehäuse (1.2) und einem Kolben im Gehäuse (1.3) verbunden ist und einer weiteren äußeren Welle (5'), die mit einem Kolben des Gehäuses (1.3) gekoppelt ist, wobei die Welle (5') mit der Welle (3) gleichlaufend verbunden ist.
  15. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder drei mit Kraftstoff angetriebene Rotationsmotore oder Turbinen, Verdichter oder Pumpen mit jeweils zwei Gehäusen (1) oder einem Gehäuse (1) parallel zueinander angeordnet sind, wobei deren koaxial aufgebauten Wellen (3, 5) durch die Arbeitswelle (2) miteinander gekoppelt sind.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4115289C2 (de) 1991-05-10 1993-07-22 Helmut Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Piening
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DE102005026661A1 (de) 2005-05-31 2006-12-07 Hüttlin, Herbert, Dr. h.c. Rotationskolbenmaschine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4115289C2 (de) 1991-05-10 1993-07-22 Helmut Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Piening
DE20011552U1 (de) 2000-07-01 2001-11-15 Lotze Martin Rotationskolben-Verbrennungsmotor
DE102005026661A1 (de) 2005-05-31 2006-12-07 Hüttlin, Herbert, Dr. h.c. Rotationskolbenmaschine

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