DD299080A5 - Leistungsumwandlungsmaschine mit kolben, die in einem kugelgehaeuse rotieren - Google Patents

Abstract

Eine Energieumwandlungsmaschine mit einer Rotoreinheit, die ein erstes Rotorteil (124) mit einem ersten Kolbenpaar (137, 138) und ein zweites Rotorteil (125) mit einem zweiten Kolbenpaar (135, 136) besitzt, das in bezug auf das erste Kolbenpaar im Maschinengehaeuse (10, 110) vorwaerts und rueckwaerts schaukelt. Das erste Rotorteil ist mit der Drehwelle (117) der Maschine verbunden, waehrend das zweite Rotorteil (125) nicht drehbar mit dem ersten Rotorteil (124) verbunden ist und im Verhaeltnis zum ersten Rotorteil schaukelfaehig ist. Demzufolge sind das erste Rotorteil und das zweite Rotorteil gemeinsam um die Drehachse drehbar. Das erste Rotorteil ist in einer ersten Umdrehungsbahn drehbar, waehrend sich das zweite Rotorteil in einer zweiten Bewegungsbahn bewegt, welche von der genannten Umdrehungsbahn abweicht. Das erste und das zweite Rotorteil (124, 125) sind innerhalb einer gemeinsamen kugelfoermigen Erzeugenden definiert. Eine Fuehrungseinrichtung (116) zur Fuehrung des zweiten Rotorteils (125) in einer Umdrehungsbahn ist mittig innerhalb der Rotorbaueinheit (124, 125) in starrer Verbindung zum Maschinengehaeuse angeordnet.{Energieumwandlungsmaschine; Kompressor; Verbrennungsmotor}

Description

Hierzu 10 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft eine Energieumwandlungsmaschine, die ein erstes Rotorteil mit einem ersten Paar Kolben und ein zweites Rotorteil mit einem zweiten Paar Kolben umfaßt, die für eine Bewegung in einem kugelförmigen Hohlraum im Maschinengehäuse angepaßt sind, wobei das zweite Kolbenpaar in einer zwangsläufigen Vor- und Rückwärtsschaukelbewegung in bezug auf das erste Kolbenpaar beweglich ist, das erste Rotorteil mit einer treibenden oder getriebenen Drehwella verbunden ist, während das zweite Rotorteil nicht drehbar mit dem ersten Rotorteil verbunden ist, so daß eine gemeinsame Drehbewegung um die Drehachse der Drehwelle ausgeführt wird, wobei das erste Rotorteil in einer ersten Umdrehungsbai.η in e'nei rechtwinkligen Ebene zur Drehachse drehbar ist, während das zweite Rotorteil drehbar ist zusammen mit und schaukelbar in bezug auf das erste Rotorteil, und das zweite Rotorteil durch ein Führungselement gelenkt wird, das in einer zweiten Umdrehungsbahn drehbar ist, die mittels einer stationären Führungseinrichtung in einem Winkel ν zur ersten Umdrehungsbahn geneigt ist.

Die Energieumwandlungsmaschine kann auf verschiedenen Gebieten eingesetzt werden, z. B. als einstufiger oder mehrstufiger Kompressor, Pumpe, hydraulische oder pneumatische Kraftmaschine bzw. als Zweitakt- oder Viertaktverbrennungsmotor etc. Die Maschine kann für ein großes Spektrum verschiedener Geschwindigkeiten zum Einsatz kommen. Die Maschine eignet sich besonders als Hochleistungsmaschine, wie Hochleistungskompressoren oder hochtourige Motoren. Hat die Maschine die Form eines Preßluftmotors, einer Dampfmaschine oder eines Verbrennungsmotors mit einem mittleren Arbeitsvolumen, dann kann die Geschwindigkeit von 500U/S (30000 U/m) angewendet w ι den. Ist die Maschine ein Verbrennungsmotor, so kann eine Geschwindigkeit von ca. 100 U/s (6000 U/m) geeignet sein. In anderen Fällen kann eine Geschwindigkeit von 50 U/s für spezielle andere Anwendungsgebiete relevanter sein. In Verbindung mit Schiffsantriebsmaschinen (z.B. Dieselmotoren) können beträchtlich niedrige Geschwindigkeiten hinsichtlich der Geschwindigkeit der Schiffsschrauben günstig sein. Geschwindigkeiten von 100U/m für die Schiffsschraube^) können dann auch für die Antriebsmaschine zur Anwendung kommen. Es ist ein besonderes Ziel, eine Maschine zur Verfügung zu stellen, die effektiv die sich bewegenden Massen in der Maschine ausgleicht, was zu minimalen Schwingungen in der Maschine während des Betriebes führt. Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung einer Maschine mit einer vergleichsweisen kompakten Konstruktion mit relativ wenigen und einfachen Teilen und relativ geringem Volumen und Gewicht im Verhältnis zur Leistung. Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung einer Maschine, deren Arbeitskammern gegenüber den gefetteten Teilen der Maschine abgedichtet sind. Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung einer Maschine, bei der eine einfache und effektive Regulierung der verschiedenen Öffnungen im Maschinengehäuse erreicht wird. Das 1906 erteilte US-Patent 826,985 (D. Appel) gibt eine Lösung für den in der Einleitung genannten Typ, bei dem eine günstige Bewegung der Kolben und der entsprechenden Arbeitskammern im Verhältnis zu den verschiedenen Öffnungen auf der Grundlage einer einfachen Konstruktion ohne Kurbelwelle und ohne getrennt bewegliche Ventile erreicht wird. Die Lösung nach dem bekannten Stand der Technik sieht eine stationäre Führungseinrichtung vor, welche radial außerhalb der Arbeitskammern der Maschine angebracht ist, wodurch zwangsläufig das zweite Kolbenpaar in einer Schaukelbewegung im Verhältnis zum ersten Kolbenpaar geführt wird. Es wird ein ringförmiges Führungselement offenbart, das in der stationären Führungseinrichtung in einer Führungsnut läuft, die im tatsächlichen Maschinangehäuse ausgebildet ist und sich außerdem radial über das tatsächliche Maschinengehäuse hinaus erstreckt.

Nach der Lösung gemäß dem bekannten Stand der Technik führt das erste Kolbenpaar praktisch nur eine Drehbewegung aus, während das zweite Kolbenpaar eine entsprechende Drehbewegung ausführt und außerdem zusätzlich eine zwangsläufig geführte Schaukelbewegung vorwärts und rückwärts im Verhältnis zum ersten Kolbenpaar. Durch die radial außen angeordnete Führungseinrichtung wird das zweite Kolbenpaar zwangsläufig in einer speziellen Bewegungsbahn in einer stationären Ebene h η kugelförmigen Gehäuse geführt, d. h. mit einer ringförmigen Führungseinrichtung, die in einer Umdrehungsbahn im Winkel ν im Verhältnis zur Umdrehungsbahn des ersten Kolbenpaares geneigt ist. Die Schaukelbewegung des zweiten Kolbenpaares vorwärts und rückwärts im Verhältnis zum ersten Kolbenpaar tritt als zwangsläufig geführte Bewegung um eine Schaukelachse auf, die sich quer zur Drehachse der Drehwelle der Rotorbaueinheit erstreckt. Das bedeutet, dali alle Punkte auf den Kolbenflächen des zweiten Kolbenpaares sich kontinuierlich um die Drehachse der Drehwelle drehen, und zwar zur gleichen Zeit, da diese Punkte auch eine Schaukelbewegung vorwärts und rückwärts im Verhältnis zu den Kolbenflächen des ersten Kolbenpaares ausführen. Die kombinierte Drehbewegung und Schaukelbewegung des zweiten Kolbenpaares erzeugen ein günstiges Bewegungsmuster für die zweite , Kolben (zweites Rotorteil) im Verhältnis zum ersten Kolbenpaar (erstes Rotorteil) und im Verhältnis zum einschließenden Mas'Nnengehäuse mit kugelförmigen Innenflächen, ohne daß die zweiten Kolben in den äußersten Stallungen der Schaukelbewegung einen Totpunkt durchlaufen.

Das Ergebnis der o.g. Konstruktion ist, daß die vier unterschiedlichen Kammern, die durch die vier Kolben bestimmt werden, veranlaßt werden, sich in einer entsprechenden Drehbewegung um die Drehachse der Drehwelle zu bewegen, und sie werden paarweise mit den stationären Öffnungen im Maschinengehäuse an festen Stellen der Bewegungsbahn der Kolben und so mit den Arbeitskammern verbunden. Bei jedem Drehzyklus der Drehwelle unterliegen zwei der Arbeitskammern einer winkelmäßig gleichförmigen kubischen Ausdehnung hin zu einem Maximum, und danach erfolgt kontinuierlich eine entsprechende winkelmäßig gleichförmige kubische Reduzierung hin zu einem Minimum im folgenden Takt, während die anderen beiden Arbeitskammern entsprechend einer winkelmäßig gleichförmigen kubischen Reduzierung hin zu einem Minimum und dann kontinuierlich einer winkelmäßig gleichförmigen kubischen Ausdehnung hin zu einem Maximum im folgenden Takt unterliegen. Ein Arbeitskammerpaar wirkt mit einem ersten Öffnungspaar zusammen, während das zweite Arbeitskammerpaar mit einem

zweiten Öffnungspaar zusammenwirkt. Demzufolge wird bei jedem Takt ein besonders gleichmäßiges Füllen und gleichmäßiges Leeren der Arbeitskammern im ersten und zweiten Arbeitskammerpaar erreicht, und der Taktwechsel erfolgt sofort, nachdem die Schwingkolben ihre entsprechende äußerste Stellung erreicht haben. Der Taktwechsel geschieht nicht über eine beträchtliche Massenbewegung zum Totpunkt zwischen zwei sich aufeinander zu und voneinander weg bewegenden Kolben, sondern durch eine gloichmäßige Massenbewegung über eine zwangsweise geführte Drehbewegung der Kolben im Verhältnis zueinander und in getrennten Bewegungsbahnen. Dieses Bewegungsmuster ist wichtig und wird nachfolgend beschrieben. Es ist nicht bekannt, daß die vorgeschlagene, letztgenannte Lösung sich als praktisch einsetzbar erwies -trotz des günstigen Bewegungsmusters und der günstigen Betriebsbedingungen, denen die Rotorteile unterzogen werden können. £s wird angenommen, daß die Ursache bei speziellen Problemen liegt, die in Zusammenhang mit der Positionierung der Führungseinrichtung radial außerhalb der Maschinenarbeitskammern entstehen, wobei rias Führungselement (Führungsring) besonders hohen Umfangsgeschwindigkeiten ausgesetzt ist und sich zu den Maschinenarbeitskammarn öffnet, was zu Nachteilen im Betrieb führt. Fs ist also ein beträchtlicher Mangel, daß die Schwingkolben bei jeder Schaukelbewegung quer über den Spalt im Maschinengehäuse laufen, wo das Führungselement (Führungsring) im Maschinengehäuse befestigt ist. Auf der einen Seite gibt es große Probleme bei der Sicherung der Schmierung des Führungselements in bezug auf das Maschinengehäuse und auf der anderen Seite bei der Abdichtung des Führungselements über dem Arbeitsmedium in den Arbeitskammern der Maschine. Diese Probleme treten speziell bei Hochleistungsmaschinen auf, insbesondere bei hochtourigen Verbrennungsmotoren. Es wird angenommen, daß für diese Probleme in den vergangenen 80 bis 83 Jahren keine Lösung gefunden wurde, bis die vorliegende Erfindung gemacht wurde.

Die norwegische Patentanmeldung 882,801 (Thor Larsen) offenbart eine Energieumwandlungsmaschine ähnlicher, jedoch wesentlich unterschiedlicher Konstruktion, die ainige Mängel der o.g. Bauart des bekannten Standes der Technik beseitigt, jedoch nicht alle o.g. Ziele gemäß der Erfindung erreicht. In l-orm einer Pumpe oder eines Kompressors funktioniert die Lösung nach dem bc. annten Stand der Technik leistungsfähig, während sio in Form eines Verbrennungsmotors komplizierter ist, da eine rotierende Kurbelwelle zur Bewegung aller Kolben in einer kombinierten Schaukel- und Schwenkbewegung benutzt wird und da die Ventile zusätzlich zum Betrieb der Ventile im Maschinengehäuse speziell betätigt werden müssen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Probleme der beiden bekannten technischen Lösungen beseitigt, und es wird eine Lösung zur Verfugung gestellt, die beträchtliche Vortei.e im Vergleich mit den bekannten technischen Lösungen hat. Die Maschine gemäß der Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Rotorteil innerhalb einer gemeinsamen sphärischen Erzeugenden liegen, die mit der kugelförmigen Innenfläche im Maschinengehäuse übereinstimmt, und daß die stationäre Führungseinrichtung zur Führung des zweiten Rotorteils bei der Vorwärts- und Rückwärtsschaukelbewegung in der Mitte der Rotorbaueinheit als verlängerter Stator angeordnet ist, wovon ein Ende fest mit dem Maschinengehäuse verbunden ist.

Indem die beiden Kolbenpaare einer kontinuierlichen Drehbewegung unterzogen werden, während sie die Vor- und Rückwärtsschaukelbewegung des zweiten Rotorteils von der Innenseite der Rotorbaueinheit führen und während sie eine wirksame Abdichtung der stationären Führungseinrichtung und des Führungselements auf der Innenseite der Rotorbaueinheit schaffen, können die Kolben, die auf der Außenseite der Rotorbaueinheit angebracht sind, in vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten bewegt warden, und zwar unabhängig von äußeren Führungseinrichtungen etc. Die gewählte stationäre Führungseinrichtung, die innen angeordnet ist, und das dazugehörige, innen angebrachte Führungselement machen eine kompakte und robuste Konstruktion des Führungsmechanismus möglich, was es wiederum ermöglicht, daß das Führungselement bei relativ niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten bewegt wird, während der radikal größte Umfangsteil der Rotorbaueinheit bei wesentlich höheren Umfangsgeschwindigkeiten bewegt werden kann, ohne daß besondere Probleme entstehen. Außerdem können das Führungselement und die benachbarten Teile des zweiten Rotorteils in einer gesteuerten Art innerhalb der Rotorbaueinheit ausbalanciert werden, ohne daß besondere Vibration in der Rotorbaueinheit oder in der Maschine als solche entsteht. Gleichzeitig können die Arbeitskammern leicht gegenüber Schmierungsflächen der Führungseinrichtung und der entsprechenden Teile im Innern der Rotorbaueinheit abgedichtet werden, wobei keine Gefahr besteht, daß die Schmiermittel und das Medium, das in den Arbeitskammern der Maschine verarbeitet wird, sich mischen. Gemäß der Erfindung wird eine effektive Lösung leicht erreicht, besonders, wie in der Einführung festgestellt, bei Hochleistungsmaschinen, indem, wie oben erwähnt, die Rotorteile innerhalb einer kugelförmigen Erzeugenden ensprechend einer kugelförmigen Innenfläche im Maschinengehäuse angelegt werden und die stationäre Führungseinrichtung von einer radialen Außenpos'tion zu einer zentralen Innenposition bewegt wird. Das bringt den bedeutenden Vorteil, daß die Öffnungen im Innern in beliebiger Position in der kugelförmigen Fläche des Maschinengehäuses ausgebildet werden können; unabhängig von der Position der Führungseinrichtung. Ein besonderer Vorteil ist, daß die Außenseite der Rotorbaueinheit und die Innenseite des Motorgehäuses beide mit kugelförmigen Flächen konstruiert werden können, die zur Drehung der Rotorbaueinheit mit besonders hohen Drehgeschwindigkeiten genau aufeinander abgestimmt werden können. In diesem Zusammenhang ist es sehr wichtig, daß die stationäre Führungseinrichtung und das Führungselement radial im Innern der Rotorbaueinheit angeordnet sind.

Es wurden Maßnahmen getroffen, daß die Führungseinrichtung gleichachsig mit der Drehwelle angeordnet werden kann und durch das Maschinengehäuse von einem Lager, das mit dem inneren Ende der Drehwelle verbunden ist, bis zu einer stationären Halterung auf der gegenüberliegenden Seite des Maschinengehäuses reicht.

Als Ergebnis ist die Rotorbaueinheit wirksam an der stationären Führungseinrichtung befestigt, zur gleichen Zeit, da das Führungselement (Führungsring) des zweiten Rotorteils wirksam auf der stationären Führungseinrichtung innerhalb der Rotorbaueinheit geführt werden kann.

Die stationäre Führungseinrichtung verläuft zentral durch das erste Rotorteil, wobei das erste Rotorteil drehbar zur Führungseinrichtung an den entgegengesetzten Enden befestigt ist. Somit kann auch die Rotorbaueinheit leicht im Maschinengehäuse montiert werden.

Wie oben erwähnt, zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, jegliche Verbindung zwischen Schmiermitteln (die besonders die Lagerflächen zwischen dem Führungselement und der stationären Führungseinrichtung, die Lagerflächen zwischen dem ersten Rotorteil und der stationären Führungseinrichtung und die Lagerflächen zwischen dem zweiten Rotorteil und dem Führungselement schmieren sollen) und dom Arbeitsmedium (das in den Arbeitskammern der Maschine verarbeitet wird) zu vermeiden.

Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, nine effektive, gemeinsame Abdichtung der nnenlager der Rotorbaueinheit und der Lagor des innen angeordneten Führungselements zu sichern, so daß sie durch ein gemeinsames Schmiersystem in Form von Kanälen im Stator der Maschine geschmiert werden können. Die erfindungsgemäße Maschine wird dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rotorteil axial durch daszweite Rotorteil durch einen ringförmigen, radial äußeren Rotorteilabschnitt verläuft, das erste und das zweite Rotorteil gemeinsam einen Hohlraum bilden, welcher Schmiermitte¹ enthält und zu den Arbeitskammern abgedichtet ist, wobei der Hohlraum die stationäre Führungseinrichtung und das dazugehörige Führungselement sowie die Verbindungselemente des Führungselements, wodurch die Verbindung mit dem zweiten Rotorteil hergestellt wird, umschließt. Die verschiedenen Lösungen gemäß tier Erfindung (ebenso wie gemäß US-Patent 826,985) erfordern nicht generell ventilbetriebene Öffnungen, da die Kolbenbewegungen das Öffnen (Aufdecken) und Schließen (Z'jdecken) der Öffnungen nur durch ihre Drehbewegung im Verhältnis zu den Öffnungen im kugelgförmigen Gebäude bewirken können. Der Zeitpunkt zum Öffnen (Aufdecken) und Schließen (Zudecken) der Öffnungen kann durch eine entsprechende belieb'ge Konstruktion und entsprechende Positionierung der Öffnungen im kugelförmigen Gehäuse reguliert werden, unabhängig von der äußeren stationären Führungseinrichtung und vom äußeren Führungselement. Es können zwei Ansaugöffnungen und zwei Austrittsöffnungen benutzt werden, d.h. eine Ansaugöffnung und eine Austrittsöffnung gehören zum ersten Arbeitskammerpaar, während eine weitere Ansaugöffnung und eine weitere Austrittsöffnung zu einem zweiten Arbeitskammerpaar gehören.

Eine praktisch günstige Lösung, die hinsichtlich der Konstruktion einfach ist, sieht vor, daß das erste und zweite Kolbenpaar zusammen mit der Drehwelle eine Rotorbaueinheit bilden, während das kugelförmige Gehäuse und eine daran befestigte Führungseinrichtung zur Führung des zweiten Kolbenpaares im zweiten Führungsweg eine Statorbaueinheit bilden. Hier braucht nur eine geringere Anzahl an Einzelteilen sowohl in der Rotorbaueinheit als im Stator eingesetzt zu werden, gleichzeitig wird eine einfache und relativ kompakte konstruktionstechnisch? Lösung mit geringer Masse und verhältnismäßig geringem Volumen, aber mit relativ hoher Leistung geboten. Genauer gesagt, umfaßt der Stator die Führungseinrichtung und das Maschinengehäuse, die miteinander fest ve^rbunden sind, dagegen umfaßt dio Rotorbaueinheit das erste Rotorteil, das zweite Rotorteil und daran angebrachte Verbindungselemente, die gelenkig mit dem Führungselement durch ein Drehbolzenpaar verbunden sind, wobei das Führungselement drehbar auf der stationären Führungseinrichtung montiert ist. Hinsichtlich Montage und Produktion sind die Teile praktisch in eine große Anzahl von Teilen unterteilt, aber grob gesehen, besteht der Stator aus einem einzigen Teil, dagegen umfaßt die Rotorbaueinheit drei zusammenwirkende Teile (zwei Rotorteile und das Führungselement). Außerdem können die verschiedenen Teile leicht hergestellt und in einer relativ einfachen Weise montiert werden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist.

Bei einer bevorzugten Lösung gemäß der Erfindung ist das Maschinengehäuse an jedem entgegengesetzten Ende mit einem Paar Öffnungen versehen, die hinsichtlich des Drehwinkels räumlich getrennt angeordnet und innerhalb des Bewegungsweges der Peripherie der kugelförmigen Außenfläche eines entsprechenden Endabschnitts des ersten Rotorteiles positioniert sind. Die Öffnungen sind so ausgelegt, daß sie durch die Endabschnitte in den verschiedenen Positionen oder Bereichen der Drehung der Rotorbaueinheit zu- oder aufgedeckt werden. Dabei hat die kugelförmige Außenfläche, die an den Endabschnitten des ersten Rotorteiles entsteht und symmetrisch zur Drehachse der Rotorbaueinheit liegt, eine Länge, die bedeutend größer als die Breite ist.

Das bedeutet, daß es gemäß der E; findung möglich ist, die Öffnungen in ihrer Gesamtheit mit Hilfe der Kolben bildenden Endabschnitte des ersten Rotorteils zu regulieren.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, durch Einsatz der Maschine als Kompressor oder Pumpe oder als Zweitaktverbrennungsmotor zu sichern, daß zwei diametral entgegengesetzte Arbeitskammern mit einander diametral entgegengesetzten Öffnungen verbunden sind, die die Ansaugöffnungen bilden (und sie werden dann mit einander benachbarten Öffnungen verbunden, die die Austrittsöffnungen bilden, während zwei andere, einander diametral entgegengesetzte Arbeitskammern gleichzeitig mit den entsprechenden einander diametral entgegengesetzten Öffnungen verbunden sind, die die Austrittsöffnungen in den entsprechenden festen Phasen der entsprechenden Takte bilden (und sie werden dann mit einander benachbarten Öffnungen verbunden, die die Austrittsöffnungen bilden). Hat die Maschine die Form eines Viertaktverbrennungsmotors, dann bildet der Hohlraum des Motorgehäuses mit Hilfe der Rotorbaueinheit vier getrennte Arbeitskammern, die getrennt und nacheinander paarweise den entsprechenden zwei der vier Takte des Motors in Verbindung mit den entsprechenden zwei der vier Öffnungen unterzogen werden, von denen gleichzeitig eine erste Öffnung eine Luftansaugöffnung für die erste Arbeitskammer ist und eine zweite öffnung eine Austrittsöffnung für komprimierte Luft aus einer zweiten Arbeitskammer in eine Verbindungskammer, die radial außerhalb der Arbeitskammern angeordnet ist, bildet. Eine dritte Öffnung stellt eine Ansaugöffnung von der Verbindungskammer zu einer dritten Arbeitskammer dar, die eine Expansionskammer bildet, während eine vierte Öffnung eine Austrittsöffnung von einer vierten Arbeitskammer zu einem Ausgang darstellt.

Gemäß der Erfindung kann erstens erreicht werden, daß die Verbindungskammer ein Arbeitskammerpaar, das auf der Saug-/ Kompressionsseite arbeitet, mit einem zweiten Arbeitskammernpaar auf der Verbrennungs-/Austrittsseite des Maschinengehäuses verbindet. Zweitens kann erreicht werden, daß die Verbindungkammer, die vorzugsweise außerhalb des Kühlgehäuses des Motors angeordnet ist, eine externe Verbrennungskammer mit Düse(n) und Zündvorrichtung bildet. Durch Kombination der externen Verbindungskammer mit einer externen Verbrennungskammer kann eine Reihe von Vorteilen erreicht werden.

Erstens ist es möglich, gleichzeitig zu sichern, daß jeder der vier Takte (Ansaugen, Kompression, Verbrennung und Auspuff) in ein und dem gleichon Motorgehäuse, aber jeweils getrennt in einer der vier Arbeitskammern erfolgt. Zweitens ist es möglich, eine beträchtliche Vereinfachung des tatsächlichen Verbrennungsprozesses, eine beträchtliche Vereinfachung hinsichtlich des Wärmeverlustes, eine hohe Verbrennungstemperatur und als Folge eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes etc. zu erreichen.

Deshalb wird die Verbrennungskammer vorzugsweise mit einer Schicht aus Keramikmaterial zur inneren Wärmeisolierung versehen

Das bringt verschiedene beträchtliche Vorteile.

Erstens kann die Verbrennung beim Verbrennui, j stakt des Motors außerhalb der Arbeitskammern erfolgen, s ο daß die Teile der Rotorbaueinheit auf einem niedrigen Temperaturniveau gehalten werden können, während die Verbrennungskammer auf einem beträchtlich höheren Temperaturniveau gehalten werden kann, was eine effektive Verbrennung unabhängig von den Innenteilen des Motors (Innenseite des Maschinengehäuses, Rotorbaueinheit etc.) sichern kann. Genauer gesagt, kann die Verbrennungskammer stationär am Motorgehäuse selbst angebracht werden, vorzugsweise außerhalb des Maschinengehäuses selbst und außerhalb dos Wassergehäuses des Motors, und unabhängig von Rotorbauei'.iheit, Wassergehäuse, Schmiersystem des Motors etc. Entsprechend kann die Rotorbaueinheit des Motors in einer Art konstruiert werden, die hinisichtlich der Drehung so günstig wie möglich ist, unabhängig vom tatsächlichen Verbrennungszyklus und der Konstruktion der Verbrennungskammer.

. eiterhin können die Arbeitskammern, mit denen die Verbrennungskammer in Wechselwirkung steht, einer kontinuierlichen Drehung in bezug auf die Öffnung, die das Arbeitsmedium aus der stationären Verbrennungskammer liefert, unterzogen werden, so daß auch die kinetische Energie des heißen Gasstromes in der Bewegungsrichtung der Arbeitskammern wirksam genutzt werden kann.

Ein weiterer wichtiger Vorteil bei der stationären Anbringung der Verbrennungskammer a jßerhalb des Motorgehäuses ist, daß man eine effektive Verbrennung des Kraftstoffes bei einem besonders hohen und gleichzeitig relativ gleichmäßigem Temperaturniveau, mohr oder weniger unabhängig von den Temperaturbedinoungen innerhalb des Motorgehäuses, erreichen kann. Die Verbrennungskammer kann leicht innerhalb einer Fläche ausgebildet werden, die verhältnismäßig einfach zu isolieren und leicht temperaturbeständig zu gestalten ist (zum Beispiel durch Auskleidung der Innenwände und wahlweise der Außenwände mit Keramikmaterialien), so daß die Verbrennungskammer auf einem hohen konstanten Temperaturniveau gehalten werden kann; dabei wird eine effektive, mehr oder weniger vollständige Kraftstoffverbrennung gesichert. Das ergibt sowohl Umweltvorteile als auch eine höhere Leistung des Motors. Mit anderen Worten, die lokale Wärmezufuhr zur externen Verbrennungskammer des Motorgehäuses kann begrenzt werden, und die Wärmezufuhr kann in großem Maße auf diese lokale Motorfläche beschränkt werden. Aus dem gleichen Grund kann entsprechend ein etwas niedrigeres Temperaturniveau im Innern des Motorgehäuses erreicht werden, so daß die rotierenden Teile des Motors bei einem relativ niedrigen Temperaturniveau gehalten werden können, das leicht durch entsprechende Mittel zu kontrollieren ist, indem gewöhnliche externe Wasser- oder Luftkühlung für das Motorgehäuse und gewöhnliche in'.erne Ölkühlung für die Rotorbaueinheit und die stationäre Führungseinrichtung und das dazugehörige Führungselement benutzt wird.

Ein weiterer Vorteil ist, daß das heiße Kraftgas bei hohem Druck direkt m die unterschiedlichen Arbeitskammern über eine einzelne Öffnung geführt werden kann, deren Öffnungsfläche genau festgelegt ist und für die Öffnur.gs- und Schiießzeiien genau im Verhältnis zum Rotationszyklus eingestellt sind. Praktisch kann das heiße komprimierte Gas fast völlig kontinuierlich in einem schnell pulsierenden Gasstrom von der Verbrennungskammer zu den direkt folgenden Arbeitskammern fließen, ohne den üblichen Ventilbetrieb und ausschließlich durch die Drehbewegung der Rotorbaueinheit gesteuert.

Durch die Vermeidung des Ventilbetriebes, von Nockenwellen etc. kann man beträchtliche Vorteile erzielen. Zum Beispiel ist es leicht möglich, große Öffnungen zur Luftansaugung bzw. zum Ablassen von Abgasen zu benutzen, dabei wird sichergestellt, daß die Luft entsprechend schnell und relativ ungehindert eingezogen und Abgase schnell ausgeblasen werden, wobei keine zusätzlichen beweglichen Teile erforderlich sind, was besonders bei hochtot rigen Motoren günstig ist. Dementsprechend kann man leicht die verschiedenen Öffnungen mit einer Querschnittsform und -fläche entwerfen, die vollständig durch den beabsichtigten Strömungsweg des Gasmediums bei den unterschiedlichen Takten im Motorgehäuse bzw. in der Verbrennungskammer bestimmt werden.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen, in denen zeigen

Fig. 1: einen Grundriß der Energieumwandlungsmaschine gemäß der Erfindung, dargestellt in der ersten

Ausführungsform als Kompressor,

Fig. 2: einen vertikalen Querschnitt der Maschine von Fig. 1,

Fig. 3: eine perspektivische Darstellung eines ersten Rotorteiles,

Fig. 4: eine perspektivische Darstellung eines zweiten Rotorteiles,

Fig. 4a: eine Seitenansicht des Rotorteils von Fig.3, und des Rotorteils von Fig. 4 in gegenseitiger Verbindung, wobei

Teile des zweiten Rotorteils von Fig. 4 im Querschnitt dargestellt sind, Fig. 5: einen senkrechten Querschnitt der Teile, die den Stator der Maschine bilden,

Fig. 6-8: die Rotorbaueinheit der Maschine in drei unterschiedlichen Betriebsstellungen,

Fig. 9-10: das erste und das zweite Rotorteil in einem Gehäuseabschnitt und in zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen

beieinerWinkelverschiebungvon90°, Fig. 11: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Maschine in Form eines Viertaktverbrennungsmotors,

wobei besonders eine Ansaug-und eine Austrittsöffnung dargestellt werden, Fig. 12: die gleiche Ansicht wie Fig. 11, aber von der entgegengesetzten Seite, und bestimmte Teile wurden zur besseren

Darstellung weggelassen, der Motor und die externe Verbrennungskammer sind extra dargestellt, Fig. 13: einen Querschnitt des Motors der Fig. 11 und 12,

Fig. 14: eine perspektivische Ansicht der Führungseinrichtung für das zweite Rotorteil,

Fig. 14 a: einen Querschnitt der stationären Führungseinrichtung und des Führungselements des zweiten Rotorteils, das in

der zugehörigen Führungsnut montiert ist, Fig. 15: eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Führungseinrichtung von Fig. 14 und das zugehörige

Führungselement während der Montage in Verbindungselementen, die das Führungselement mit dem zweiten

Rotorteil verbinden, Fig. 16: eine auseinanderg<;zogene Darstellung der Baueinheit, die das Führungselement und die Verbindungselemente

umfaßt, zwischen zwei Hälften, die zusammen das erste Rotorteil bilden, Fig. 16a: einen Querschnitt des ersten Rotorteils mit einer Winkelverschiebung von 90° im Verhältnis zur Darstellung von Fig. 16,

Fig. 17: das erste Rotorteil, des die Hälften gemäß Fig. 16 umfaßt, zwischen zwei Abschnitten, die im zweiten Rotorteil

enthalten sind.

Fig. 18: die Hälften des zweiten Rotorteils gemäß Fig. 17 im montierten Zustand,

Fig. 19: eine Seitenansicht der Teile von Fig. 18 von der rechten Seite von Fig. 18 gesehen,

Fig. 20: teilweise eine Seitenansicht und teilweise einen Längsschnitt eines Abschnitts des zweiten Rotorteils,

Fig. 21 u. 22: Seitenansichten der beiden Hälften, die zusammen das Motorgehäuse gemäß Fig. 13 bilden, Fig. 23: einene Längsschnitt des Bauteils, das eine Verbrennungskammer außerhalb des Motors besiüt und

Fig. 24: schematische Darstellungen des ersten und des zweiten Rotorteils in verschiedenen Winkelpositionen zueinander,

dabei wird das Zudecken und Aufdecken der Öffnungen während der einzelnen Takte bei einem Viertaktverbrennungsmotor gemäß Fig. 11-23 dargestellt.

Wie in der Einführung erwähnt, kann die Energieumwandlungsmaschine gemäß der .-rfindung in zahlreichen verschiedenen Gebieten eingesetzt werden, z.B. als Einstufen- oder Mehrstufenkompressor, als Pumpe, als pneumatisch oder hydraulisch betriebener Motor, als Verbrennungsmotor u.a. Die Maschine oder der Motor gemäß dieser Erfindung kann in einer Reihe verschiedener Gebiete und in zahlreichen unterschiedlichen Kombinationen eingesetzt werden, ohne daß alle diese Ausführungsformen hier genannt werden. Beispiele für eine einfache Motoreinheit werden nachfolgend angeführt, während in der Praxis eine Anzahl unterschiedlicher Kombinationsmöglichkeiten, die beträchtliche Vorteile bringen können, ebenfalls möglich sind, z. B. wenn Maschinen oder Motoren in Tandem-Verbindung oder in Wechselwirkung in anderer Weise angeordnet werden.

Energieumwandlungsmaschlne in Form eines Kompressors

In der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1-10 wird die erfindungsgemäße Energieumwandlungsmaschine in einer besonders einfachen Anwendung in Form eines Komnressors beschrieben. Die mit Bezug auf Fig. 1-10 beschriebenen Teile sind jedoch nicht auf den Einsatz bei einem Kompressor begrenzt, sondern können prinzipiell auch in anderen Maschinentypen eingesetzt werden, ohne daß nachfolgend konkrete Beispiele dafür genannt werden.

Die Maschine gemäß der ersten Ausführungsform umfaßt im allgemeinen ein Maschinengehäuse 10, eine Rotorbaueinheit mit einem ersten Rotorteil 19-21 und einem zweiten Rotorteil 33-35, eine radial innere Führungseinrichtung 16. die fest im Maschinengehäuse montiert ist und für ein Führungselement 38 vorgesehen ist, das drehbar in einer separaten Drehebene montiert ist. Das Führungselement 38 führt zwangsläufig das zweite Rotorteil 33-35 in einer Vor- und Rückwärtsschaukelbewegung im Verhältnis zum ersten Rotorteil 19-21, das nur eine Drehbewegung ausführt.

Figur 1 zeigt ein kugelförmiges Maschinengehäuse 10 mit einem kugelförmigen Innenraum. Das Gehäuse besteht aus zwei Hälften 11 und 12 und wird entlang einer querveriaufonden Mittelebene oder Radialebene 10a geteilt, die in Fig. 1,2 und 5 durch Strichpunktlinien angegeben wird. Die Hälften 11,12 sind jeweils mit einem Befestigungsflansch 13 bzw. 14 versehen, die durch eine Reihe Halterungsbolzen 15a und Spannmuttern 15b verbunden sind. Es werden zwei Maschinenfundamente 100a, 100b mit den Befestigungsbohrungen 101 für die Befestigungsbolzen (nicht dargestellt) gezeigt.

Der Stator 10,¹6 der Maschine wird in Fig. 5 dargestellt, während die Roto; baueinheit 19-21,33-35 der Maschine in den Fig. 6-8 dargestellt wird. Der Stator und die Rotorbaueinheit der Maschine werden im montierten Zustand in den Fig. 2 und 4 a detaillierter dargestellt. Der erste Rotorteil 19-21 und das zweite Rotorteil 33-35 werden in Fig.3 und 4 getrennt dargestellt.

An einer Hälfte 11 des Maschinengehäuses ist eine im wesentlichen stabförmig, stationäre Führungseinrichtung 16 fest angebracht, die durch den kugelförmigen Raum 10b in dem kugelförmigen Gehäuse 10 (s. Fig. 2) quer durch die Mittelebene 10a verläuft und sich am oberen Ende des Maschinengehäuses gemäß Zeichnung ein Stück axial über dan kugelförmigen Raum des Maschinengehäuses hinaus erstreckt. Die Führungseinrichtung 16 hat eine Längsachse 16a, die mii der Drehachse 17a der Drehwelle 17 übereinstimmt. Das stärkere Ende 16b der Führungseinrichtung 16 ist fest mit einer Hälfte 11 des Gehäuses verbunden, so daß die Führungseinrichtung 16 zusammen mit den Hälften 11 und 12 eine Statorbaueinheit bildet.

Im oberen Teil der Zeichnung (s. Fig.5) wird die Führungseinrichtung 16 durch einen schaftförmigen Teil 16c gebildet, dem ein kugelförmiger Mittelteil 16d und ein unterer schaftförmiger Teil 16e folgt, der in den unteren dickeren Teil 16b übergeht, durch den die Führungseinrichtung mit der Gehäusehälfte 11 verbunden ist.

In der anderen Gehäusehälfte 12 ist das axial innero Ende 17 b der Drehwelle 17 drehbar in einem radial inneren Drehlager 18 befestigt. Das axial entgegengesetzte Ende 17c der Drehwelle 17 erstreckt sich in Achsrichtung über das Gehäuse 10 hinaus und greift ein kraftgetriebenes Antriebsmittel (nicht dargestellt), wobei die Drehwelle 17 in bezug auf Gehäuse 10 und Führungseinrichtung 16 gedreht wird.

Das erste Rotorteil 19-21 ist starr mit dem Innenande 17b der Drehwelle 17 verbunden. Das Rotorteil umfaßt ein erstes Paar Kolben 19,20, die starr durch einen gemeinsemen Nabe.iabschnitt 21 miteinander verbunden sind. Das erste Rotorteil 19-21 ist nicht drehbar mit der Drehwelle 17 verbunden. Das Rotorteil 19-21 ist drehbar auf den Außenlagerf lachen 22,23,24, angrenzend an das axial innere Ende .ob der Führungseinrichtung 16, und auf den radial äußeren Lagerflächen 25,26, angrenzend an das axial äußere Ende 16c der Führungseinrichtung 16, montiert. Das äußere Ende 16c der Führungseinrichtung 16 ragt in Achsrichtung in das innere Ende 17b der Drehwelle 17, so daß das innere Ende 17 b radial intern drehbar auf dem äußeren Ende 16c der Führungseinrichtung 16 montiert ist

und radial extern drehbar im Drehlager 18 in der Gehäusehälfte 12 montiert ist.

Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, sind die Kolben 19,20 undd der Nabenabschnitt 21 in zwei Hälften 19a, 20a, 21 a und 19b, 20 b, 21 b entlang der Trennfläche, die durch die Trennlinie 27 angegeben wird, unterteilt, so daß die zwoi Hälften von entgegengesetzten Seiten um die Führungseinrichtung 16 montiert werden können, während diese an der Gehäusehälfte 11 befestigt ist, jedoch bevor die Gehäusehälfte 12 an der Gehäusehälfte 11 befestigt wird.

Die Kolben 19,20 haben die Form von gestreckten Kugelsegmenten. Der Nabenabschnitt 21, der sich in der Mitte des Gehäuses 10 befindet, hat die Form von zwei axial voneinander getrennten, zylinderförmigen Buchsen 21 a und 21 b mit einem dazwischenliegenden Spalt 12 c. Die Buchsen 21 a, 21 berstrecken sich über ca. '/3 des Innendurchmessers des Gehäuses 10. Die Buchsen bilden zwischen sich einen kugelförmigen Zwischenraum 28 (s. Fig. 2 und 4 a), welcher den kugelförmigen Zwischenteil 16d der Führungseinrichtung 16 und das dazugehörige ringförmige Führungselement 38 aufnimmt. Das Führungselement 38 ist mit Stiften 39 versehen, die von der Führungseinrichtung und vom kugelförmigen Raum 28 über den genannte¹1 Spalt 21 c im Rotorteil 19-21 radial nach außen reichen.

An den gegenüberliegenden Enden des Nabenabschnitt; 21 ist ein Auskehlung 31 bzw. 32 (Fig.3) mit zylindrisch gebogenen Oberflächen 31 a, 31 b bzw. 32 a, 32 b ausgebildet.

Am erston Rotorteil 19-21 ist ein getrenntes zweites Rotorteil 33-35 befestigt, das in Fig. 4 in Einzelheiten dargestellt ist. Wie aus den Figuren 2 und 4a ersichtlich ist, bilden die Rotorteile 19-21 und 31-35 eine Rotorbaueinheit. Das Rotorteil 33-35 umfaßt zwei Kolben 33,34 und einen Zwischennabenabschnitt 35. In Übereinstimmung mit den Kolben 19, 20 und dem Nabenabschnitt 21 sind die Kolben 33,34 und der Nabenabschnitt 35 in zwei Hälften 33a, 34 a, 35a bzw. 33 b, 34 b, 35b durch eine Trennebene unterteilt, die in Fig.4 alsTrennlinie 37 dargestellt ist. Die beiden Nabenabschnittshälften 35a, 35b sind jodoch so geteilt, daß sie zwischen sich einen Raum bilden, der die Nabenabdschnittshälften 21 a, 21 b des ersten Rotorteils aufnimmt.

Bei der Montage wird das Führungselement (Führungsring) 38 zuerst an die Führungseinrichtung 16 montiert. Danach werden die beiden Hälften des ersten Rotorteils 19-21 in der unteren Gehäusehälfte 11 um die Führungseinrichtung 16 auf deren gegenüberliegenden Seiten und gleichzeitig in festem drehbaren Eingriff mit der Drehwelle 17 montiert. Dann kenn das zweite Rotorteil 33-35 auf das erste Rotorteil 19-21 montiert werden.

Praktisch kann eine Hälfte 33 a, 34 a, 35a des zweiten Rotorteils auf die entsprechende Hälfte 19a, koa, 21 a, des ersten Rotortoils montiert werden. Entsprechend kann die andere Hälfte 33b, 34b, 35b des zweiten Rotorteils längs mit der entsprechenden anderen Hälfte 19 b, 20 b, 21 b des ersten Rotorteils in Eingriff gebracht werden.

Das ringförmige Führungselement 38 ist in zwei Abschnitte 38a, 38b gemäß Fig.4 unterteilt. Das Führungselement 38 umfaßt zwei Stifte 39, die sich radial nach außen erstrecken und jeweils mit den entsprechenden Stiften der beiden Ringhälften 38 a, 38 b zusammenpassen. Das entgegengesetzte Stiftende ist drehbar in einem entsprechenden Rohrloch montiert, so daß eine drehbare Lagerung in den entsprechenden beiden Kolbenteilen 33,34 des zweiten Rotorteils 33-35 entsteht. Der Ring 38 ist drehbar in einer Nut 41 im kugelförmigen Teil 16d der Führungseinrichtung 16 montiert und ist damit zusammen in dem kugelförmigen Raum 28 zwischen den Nabenbuchsen 21 a und 21 b des ersten Rotorteils montiert, gemäß Fig.4a. Die Normalhauptebens der Ringnut 41, die durch die Strichpunktlinie 41 a angegeben ist, liegt im Win!;el ν zur Ebene 10a, die sich im rechten Winkel zur Mittelachse 16a der Führungseinrichtung 16 erstreckt.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Winkel ν mit 30° dargestellt, aber in der Praxis kann er nach Wunsch oder Erfordernis größer oder kleiner sein. Wird zum Beispiel ein Winkel von 30° gewählt, so kann das zweite Kolbenpaar bei jedem Hub 60° im Verhältnis zum ersten Kolbenpaar bewegt werden.

Sind die Kolben dünner, so kann man zum Beispiel einen Winkel von 45° benutzen, was bei jedem Hub eine Winkelbewegung von 90° für jeden Kolben des zweiten Kolbenpaares im Verhältnis zum ersten Kolbenpaar ergibt. Die Kolben können die Form von Kugelsegmenten haben, oder sie sind in jedem Fall mit kugelförmigen Außenflächen entsprechend der kugelförmigen Innenfläche des Maschinengehäuses versehen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bilden die Rotorteile 19-21 und 33-35 eine Rotorbaueinheit, die so angepaßt ist, daß sie um die Achse 17a der Drehwelle 17 im Verhältnis zu einer Statorbaueinheit rotiert, die im Gehäuse 10 montiert ist und die Führungseinrichtung 16 umfaßt.

Das zweite Rotoiteil 33-35 führt eine zwangsläufige Schaukelbewegung hin- und hergehend im Verhältnis zum ersten Rotorteil um eine Drehachse 35c aus, die sich in der Mitte durch die Nabenabschnitte 35a, 35b des zweiten Rotorteils 33-35 erstreckt und die Achse 17 a der Drehwelle 17 im rechten Winkel zu der Achse in der Mitte des Hohlraumes 10 b schneidet. Als Folge der zwangsläufigen Führung des Rings 38 in der Ebene 14a in der Ringnut 41 in der sta.ionären Führungseinrichtung 16 rotiert der Führungsring 38 in einer separaten Umdrehungsbahn im Verhältnis zur Führungseinrichtung 16, d.h., er rotiert in der Ebene 41a, die schräg zur Drehebene des ersten Rotorteils 19-21 liegt, die sich im rechten Winkel zur Drehachse 17a erstreckt. Die Stifte 39 des Führungsrings 38 führen eine Schwenkbewegung vorwärts und rückwärts im Verhältnis zu den Kolben 33,34 aus, und folglich wird das zweite Rotorteil 33-35 in eine zwangsläufige Vor- und Rückwärtsschaukelbewegung um die Drehachse 35c versetzt, zur gleichen Zeit, da das erste Rotorteil 19-21 (und das zweite Rotorteil 33-35) eine Umdrehung um die Drehachse 17a der Drehwelle 17 vollführt.

Die Arbeitskammern des Kompressors

Nach Fig. 2 und 6-10 bilden sich zwei Paar Arbeitskammern 42,43 und 44,45, d. h. ein Arbeitskammernpaar auf jeder Seite der Kolben 19 und 20 bzw. auf jeder Seite der Kolben 33 und 34. Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Kolben kann man davon ausgehen, daß die Kolben 19,20 relativ statisch im Verhältnis zu den Kolben 33,34 sind. Es schein* so, daß die Schaukelbewegung nur von den Kolben 33,34 ausgeführt wird und die Arbeitskammern als Folge der Bewegung der Kolben 33, 34 im Ve ι hältnis zu den Kolben 19,20 ausgedehnt oder komprimiert werden. Jedoch führen die Kolben 19,20 und die Kolben 33, 34 eine Synchrondrehbewegung um die Achse 17 a der Drehwelle 17 aus, allerdings mit einer Drehbewegung in der radialen Ebene im rechten Winkel zur Achse 17a der Drühwelle 17 in bezug auf die Kolben 19,20 und mit einer Drehbewegung in radialer Ebene, die sich schräg zur Achse 17 a in bezug auf die Kolben 33,34 erstreckt. Die vor- und rückwärtsschaukelnden Kolbon 33,34 führen in ihren äußersten Stellungen keine gewöhnliche Umkehrbewegung aus, sondern eine Drehbewegung, die kontinuierlich im Ablauf ist und keine Totpunkte hat.

Figur 5 zeigt, daß das Gehäuse 10 und die Führungseinrichtung 16 eine Statorbaueinheit bilden. Das erste Rotorteil 19-21 ist auf der Führungseinrichtung 16 drehbar um die Achse 17a montiert, während das zweite Rotorteil 33-35 auf dem ersten Rotorteil 19-21 schaukelbar um die Achse 35c montiert und schaukelbar mit dem Führungsring 38 verbunden ist, der wiederum drehbar auf der Führungseinrichtung 16 montiert ist. Die zwangsläufige Schaukelbewegung, die das zweite Rotorteil 33-35 in bezug auf das erste Rotorteil ausführt, wird natürlich durch die geneigte Führungsnut 41 im kugelförmigen Abschnitt 16d der Führungseinrichtung 16 gesteuert.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen die Kolben 19,20 und 33,34 in drei unterschiedlichen Phasen der Schaukelbewegung der Kolben 33,34 im Verhältnis zu den Kolben 19,20. In einer ersten Phase gemäß Fig. 6 und 9 werden die Arbeitskammern 42,43 in Fig. 6 in der Seitenrichtung und in Fig.9 von oben mit ihrem Höchstvolumen gezeigt, dagegen werden die Arbeitskammern 44,45 mit ihrem Minimalvolumen dargestellt. In einer zweiten Phase, einer Zwischenphase gemäß Fig. 7 und 10, werden die Kolben zur besseren Darstellung in Fig.7 in einer perspektivischen Ansicht und in Fig. 10 von oben, und mit entsprechend großen Arbeitskammern 42-45 gezeigt. Figur 8 zeigt die Kolben in einer dritten Phase, wo die Arbeitskammern 44,45 ihr Maximalvolumen haben und die Arbeitskammern 42,43 ihr Minimalvolumen. Wird die Rotorbaueinheit eine halbe Umdrehung um die Achse 17a bewgt, unterliegen die Kolben den o.g. Phasen gemäß Fig.6-8 beim ersten Hub, und während die Rotorbaueinheit weiter eine halbe Umdrehung um die Achse 17a bewegt wird, durchlaufen die Kolben die entsprechenden drei

Phasen in der entgegengesetzten Reihenfolge. Es ist somit klar, daß jede der vior Arbeitskammern 42-45 bei einer vollen Umdrehung der Rotorbaueinheitzwei aufeinanderfolgenden Takten unterliegen, und bei jeder Umdrehung der Rotorbaueinhe t werden vier Volumeneinheiten, entsprechend den Volumen der vier Arbeitskammern, geleert oder gefüllt. Das Füllen und Leeren der Arbeitskammern 42-45 erfolgt durch zwei Paar Ansaugöffnungen 46 (nur ein Paar ist durch eine gestrichelte Linie in den Fig.9 und 10 angegeben) und zwei Austrittsöffnungen 47 über entsprechende Austrittsrohre 48 und Ansaugrohre 49 (Fig. 1). Es können natürlich eine Ansaugöffnung und eine Austrittsöffnung in jeder der Gehäusehälften 11 und 12 und eine gemeinsame Ansaugöffnung und eine gemeinsame Austrittsöffnung für jedes Paar Arbeitskammern vorgesehen werden, die jeweils auf einer Seite der Kolben 19,20 liegen. Figur 9 und 10 zeigen viereckige innere Öffnungen 46 a, 47 a, die sich in den Hohlraum 10b hinein öffnen und ringförmige äußere Öffnungen 46 b, 47 b, die sich in die Rohre 48,49 öffnen. Beider dargestellten Ausführungsform sind alle Öffnungen 46 und 47 so ausgelegt, daß sie sich in der äußersten Kolbenposition gemäß Fig. 6 und 8 öffnen und schließen und in den Zwischenpositionen gemäß Abb.7 völlig unbedeckt sind. In der Praxis ist es jedoch möglich, die Öffnungen so zu dimensionieren, auszubilden und zu positionieren, daß sie während des gesamten Hubs oder, falls erforderlich, nur in bestimmten Hubabschnitten offen bleiben.

Figur 2 zeigt die Dichtungseinrichtungen 52 auf der Kolbenoberfläche 33,34, die radial nach innen gerichtet sind und dem Nabenabschnitt 21 des Rotorteils 19-21 gegenüberliegen und die Dichtungseinrichtungen 53 auf der Oberfläche dsr Kolben 33, 34, die radial nach außen gerichtet sind und car Innenfläche des Gehäuses 10 gegenüberliegen. Entsprechende Dichtungseinrichtungen 50 sind in Fig. 2 auf der Oberfläche der Kolben 19,20 dargestellt, sie zeigen radial nach außen. In Fig. 3 sind Dichtungsringe 51 auf den radialen Flächen des Nabenabschnitts 21 dargestellt. Eine wirksame Dichtung zwischen Rotorteilen und zwischen jedem Rotorteil und dem Gehäuse 10 kann auf eine relativ einfache Weise hergestellt werden. Es wird hier nicht erläutert, aber es ist möglich, eine effektive Schmierung und Kühlung der Rotorbaueinheit durch Zufuhr eines zirkulierenden Schmier- und Kühlmediums über die Führungseinrichtung 16 bzw. über die Drehwelle 17 zu jedem Rotorteil zu erreichen.

Energieumwandli;iigsmaschine in Form eines Verbrennungsmotors

Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform, die besonders für einen Verbrennungsmotor ausgelegt ist, aber die gleiche Konstruktion, wie sie für den Rotor im Verbrennungsmotor beschrieben wird, kann auch für den Rotor bei anderen Maschinentypen benutzt werden, z. B. für eine Maschine in Form einer Pumpe, eines Kompressors oder ähnliches, ohne daß das besonders durch Beispiele belegt wird. Der wichtigste Unterschie besteht darin, daß das Maschinengehäuse für den entsprechenden Einsatz angepaßt wird, während bei allen unterschiedlichen Anwendungsformen die gleiche Rotorbaueinheit benutzt werden kann. Bei einer Rotorbaueinheit für einen Verbrennungsmotor können die Rotorteile natürlich eine Oberflächenbehandlung erhalten oder speziell hergestellt werden, so daß sie besonders hitzebeständig und wärmeisoliert sind,

z. B. durch keramische Materialien, während diese Oberflächenbehandlung oder eine solche Spezialherstellung der Rotorteile bei anderen Maschinentypen nicht unbedingt erforderlich ist.

Die Figuren 11-24 zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine in Form eines Verbrennungsmotors.

Genauer gesagt wird ein doppeltwirkender Viertaktverbrennungsmotor mit einer externen Verbrennungskammer dargestellt.

Alternativ kann ein entsprechender Motor mit einer inneren Verbrennungskammer hergestellt werden, ohne daß eine konkrete Ausführungsform dafür dargestellt wird.

Das trifft ebenfalls für andere Verbrennungsmotortypen zu. Auch wenn keine konkreten Ausführungsformen gezeigt werden, kann der Verbrennungsmotor z. B. als einfachwirkender Zweitaktmotor mit externer oder interner Verbrennungskammer eingesetzt werden, ohne daß dafür ein Beispiel angeführt wird.

Figur 13 zeigt ein Motorgehäuse 110, daß aus zwei Hälften 111 und 112 besteht und entlang einer querverlaufenden Mittelebene 110a geteilt ist. Die Gehäusehälften sind jeweils mit einem Befestigungsflansch 113 bzw. 114 versehen, die durch eine Reihe Befestigungsbolzen 115 verbunden sind.

Die Außenseite des Motorgehäuses 110 ist mit Kühlrippen 105 versehen. Das Motorgehäuse 110 ist durch ein Gehäuse 106 umgeben, dabei werden zwei getrennte Wasserkammern 107 zwischen dem Motorgehäuse 110 und dem Gehäuse 106 gebildet, wobei das Kühlwasser in jeder Wasserkammer getrennt zirkuliert. Der Kühlwasserumlauf wird in Fig. 12 durch Pfeile 108 angegeben, der Kühlwasserzulauf wird durch Pfeil 108a und der Kühlwasst rauslauf durch Pfeil 108b angegeben. Die zwei Teile 106a und 106b des Kühlwassergehäuses sind durch Schrauben 108c an den Flanschen 113 und 114 des Motorgehäuses 110 und durch die Schrauben 108d an den gegenüberliegenden Seiten des Motorgehäuses 110 befestigt. Bei 109 werden Stützen zur Montage des Motors in horizontaler Lage auf einem Sockel angegeben.

In Fig. 11 wird an eine Luftansaugdüse 161 a eine Abzweigsaugleitung 166 angeschlossen, die sich in einen bestimmten Bereich 167 bzw. 163 (s. Fig. 13) zwischen der Außenfläche des Rotorteils 124 mit dem kleinsten Durchmesser und der Innenfläche der Hälften 111 und 112 des Motorgehäuses mit dem kleinsten Durchmesser öffnet. Dadurch wird es möglich, in der an sich bekannten Weise über den Lufteinlaß unerwünschte Gasreste aus dem Innenraum des Motorgehäuses zu entfernen, ohne daß diese Reste mit dem Schmiersystem innerhalb der Rotorbaueinheit in Berührung kommen.

In Fig. 13 werden an das Motorende, das die Führungseinrichtung 116 trägt, die den Stator bildet, eine Versorgungsleitung 169 und zwei Rücklaufleitungen 170,171 für Schmieröl angeschlossen, das über die stationäre Führungseinrichtung 116 zur Führungsnut 118 und zu dec, rotierenden Teilen, die die Führungseinrichtung 116 im Innern der Rotorbaueinheit 124,125 umschließen, verteilt wird.

Figur 13 stellt die wichtigsten Motorteile im montierten Zustand dar. Einige Teile wurden zum besseren Verständnis entfernt.

Diese wichtigsten Teile sind detaillierter in den Figuren 14-23 dargestellt. Nachfolgend wird abwechselnd Bezug genommen auf die Gesamtübersicht der Fig. 13 und die Detailzeichnungen der Fig. 14-23.

Führungseinrichtung der Rotorbaueinheit

An der linken Seite des Motorgehäuses 110 in Fig. 13 ist eine langgestreckte Führungseinrichtung 116 angebracht, die sich durch einen kugelförmigen Hohlraum 110b im Motorgehäuse 110 quer zur Mittelebene 110a erstreckt. Die Führungseinrichtung 116 hat eine Längsachse 116a (siehe auch Fig. 14), die mit der Drehachse 117 a der Drehwelle, d.h. mit der getriebenen Welle des Motors, übereinstimmt. Die Führungseinrichtung 116 wird axial in einer Bohrung 117 c am rechten Ende 117 b der Drehwelle 117

geführt. Fig. 13 zeigt links eine Lagerführung 117c'in der Bohrung 117 c der Drehwelle 117 zur Lagerung des Endteiles 116c der Führungseinrichtung 116. Das genannte linke Endstück 116c der Führungseinrichtung 116 wird in das untere Ende der Dre'iwelle 117 eingesetzt und davon umschlossen.

Durch eine Keilnut 11Cd in der Führungseinrichtung 116 und eine entsprechende Keilnut (nicht dargestellt) in einem Verschlußdeckel 112a der auf dem Gehäuseteil 112 durch die Bolzen 112dund entsprechende Keile (nichtdargestellt) montiert ist, wird die Führungseinrichtung 116 fest am Gehäuseteil 112 angebracht. Demzufolge bildet die führungseinrichtung 116 mit dem Motorgehäuse line Statorbaueinheit (s. Fig. 14). Ein Rotor 124,125 wird aus dieser Statorbaueinheit herausgeführt, der Rotor wird um die Führungseinrichtung 116 innerhalb des kugelförmigen Hohlraumes 110b des Motorgehäuses aufgebaut, wie es nachfolgend im einzelnen erläutert wird.

Die Führungseinrichtung gemäß Fig. 14 besteht aus einem unteren schaftförmigen Teil 116e, der ungefähr in der Mitte des unteren Schaftteils einen absatzbildenden, ringförmigen Manschettenteil 116f hat. Außerdem besteht die Führungseinrichtung aus einem kugelförmigen Nabenteil 116g mit einer ringförmigen Nut 118, sowie aus einem oberen schaftförmigen Teil 116c, Die Nut 118 hat einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt und liegt in einer Ebene, die durch die Strichpunktlinie 118a angezeigt wird, und in sinem Winkel ν zur Trennlinie 110 a. Inder Nut 118 befindet sich ein Führungselement in Formeines Führungsrings 119. Der Führungsring 119 ist entlang einer Ebene durch die Achse 116b in zwei Abschnitte geteilt (Fig. 14a), dadurch wird eine Befestigung in Nut 118 möglich. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Führungsring 119 zwischen zwei getrennten Lagerführungen 119b und 11Sc. Der Führungsring 119 ist an zwei diametral entgegengesetzten Seiten mit den Bohrungen 119a versehen, die radial nach außen offana Stützzapfenlager bilden und so eingerichtet sind, daß sie entsprechende, radial nach innen reichende Stifte 120 aufnehmen können, die von einem Verbindungselement 121, das eine Führungseinrichtung darstellt, radial nach innen verlaufen (s. Fig, 16 und 20), Das Verbindungselement 121 ist im zweiten Rotorteil 125 enthalten, das später erläutert wird. Das erste Rotorteil 124, das zweite Rotorteil 125 und der Führungsring 119 sind alle in einer gemeinsamen Rotorbaueinheit enthalten.

Die Verbindung der Rotorbaueinheit mit der Führungseinrichtung

Fig. 15 zeigt die Montage der Führungseinrichtung 116 und des damit verbundenen Führungselements oder Führungsrings 119 in dem Verbindungselement 121. Das Verbindungselement 121 besteht aus zwei Hälften 121a, 121b, wovon nur eine Hälfte 121a in Fig. 15 dargestellt wird, während die andere Hälfte 121 b in den Fig. 13 und 16 gezeigt wird, Der kugelförmige Nabenteil 116g der Führungseinrichtung 116 wird in einer entsprechenden kugelförmigen Auskehlung (nicht dargestellt) auf der Innenseite der Hälften 121a, 121b aufgenommen, während zwei getrennte Endstücken 123a und 123b der Länge nach von den entgegengesetzten Seiten des Verbindungselements 121 eingesetzt und mit den entsprechenden beiden Hälften 121 a, 121 b durch Befestigungsschrauben 122 verbunden werden (s. Fig. 13), die auf der rechten Seite in Fig. 15 durch Strichpunktlinien dargestellt sind. Bei Fig. 15 ist ein Endstück 123 a im Verbindungselement 121 befestigt, während das andere Endstück 123 b zwischen die Hälften 121 a, 121 b geschoben werden kann (die Hälfte 121 b ist in Fig. 15 zum besseren Verständnis nicht dargestellt, sondern ist mit der Hälfte 121 a-»usammen mit dem entsprechenden Endstück 123a, 123b montiert). Die Endstücke 123a, 123b sind mit einer kugehörmig gebogenen Innenfläche, gemäß gestrichelter Linie 123d', versehen. Die Endstücke 123a und 123b sind jeweils mit einem Anschl jßstift 123a', 123b' versehen.

Gemäß Fig. 13 sind die Anschlußstifte 123a', 123b' über die Abstandsmanschetten 126 und Zwischenkeile, wie durch die Keilnut 126'gezeigt wird, fest mit dem Rotorteil 125 verbunden.

Fig. 16 zeigt das Verbindungselement 121, das um die Führungseinrichtung 116 und den Führungsring 119 montiert und zum Nebenteil der Führungseinrichtung 116 durch die Endstücke 123a, 123b verriegelt ist, diese sind wiederum auf die beiden gegenüberliegenden Teile 121 a, 121 b des Verbindungselements 121 aufgeschraubt. Durch Auskehlungen 121c, 121 dim Verbindungselement 121, gemäß Fig. 16, kann das Verbindungselement sich vorwärts und rückwärts in einer Schaukelbewegung entlang eines bestimmten, begrenzten Bogens um eine Achse 123' bewegen, die durch die Stifte 123a' und 123 b'verläuft. Da das Verbindungselement 121 die Verbindung zwischen dem Führungsring 119 und dem zweiten Rotorkeil 125 herstellt, unterliegt das Verbindungselement 121 einer Drehung um die Drehachse 117a in Übereinstimmung mit dem Rotorteil 125 als solchem. Als Ergebnis der zwangsläufigen Drehung des Führungsrings 119 um eine Achse .116b (Fig. 13 und 14a), die im rechten Winkel zur Ebene 118a verläuft, führt das Verbindungselement 121, aufgrund der Stiftverbindung zwischen dem Verbindungselement 121 und dem Führungsring 119, eine zusätzliche Schaukelbewegung um die Achse 123'zusätzlich zur Drehbewegung um die Achse 117 a aus. Diese Schaukelbewegung wird über die Anschlußstifte 123a, 123b des Verbindungselements 121 zum Rotorteil 125 übertragen. Das Rotorteil 125 führt eine entsprechende zwangsläufige Schaukelbewegung im Verhältnis zum Rotorteil 124 aus, wie es nachfolgend im einzelnen erläutert wird, und zwar gleichzeitig, da die Teile 121,124,125 eine gemeinsame Drehbewegung um die Drehachse 117a ausführen.

Das erste Rotorteil der Rotorbaueinheit

Abb. 16 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht und stellt ar, wie die Teile 116,119 und 121 in den Gehäuseteilen 124 a, 124 b des ersten Rotorteils 124 eingeschlossen werden.

Abb. 17 zeigt die Gehäuseteile 124a, 124 b, die zu einem fest gefügten Rotorteil 124 montiert werden, das ein Gehäuse bildet. Das Rotorteil 124 hat eine Hauptachse 124', die mit der Drehachse 117 a der Drehwelle 117 übereinstimmt, und das Gehäuse oder das Rotorteil 124 führt eine Bewegung aur,, die mit der der Drehwelle 117 des Motors identisch ist und mit ihr gemeinsam erfolgt. Das erste Rotorteil, d.h. das Gehäuse 124, umschließt durch einen oberen Manschettenteil 124d gemäß Fig. 16 das untere Ende der Drehwelle 117 und ist durch einen Haltekeil 124e (s. Fig. 13) damit fest verbunden, so daß das Gehäuse 124 nicht drehbar mit der Drehwelle 117 verbunden ist. Es werden eine Labyrinthdichtung 117e zwischen der Hälfte 111 des Motorgehäuses und der Drehwelle 117, zwei Dichtungsringe (radiale Dichtungsringe) 117f, 117 g und ein Zwischenlagerring 117h mit einer Lagerführung 117 h'zwischen der Drehwelle 117 und dem Lagergehäuse 110'und eine zugehörige Endabdeckung 110" dargestellt. Entsprechend ist eine Endabdeckung 116i zum Festklemmen eines Dichtungsrings (radialer Dichtungsring) 124i am manschettenförmigen Endteil 124g des Gehäuses 124 angebracht. In der ersten Nut in Gehäuse 124 ist der Dichtungsring (radialer Dichtungsring) 124 !angebracht, und in einer zweiten Nut sind zwei Längslager 124 k je auf einer Seite des ringförmigen Manschettenteils 116f (s. Fig. 12) angebracht. Bei 124 m wird eine Lagerführung zur Lagerung der Führungseinrichtung 116

dargestellt. Zwischen der Gehäusehälfte 112 und der Endabdeckung 116i im Verschlußdeckel 112adesGehäuses HOwirdeine Labyrinthdichtung 116h gezeigt.

Das zweite Rotorteil der Rotorbaueinheit

Fig. 17 zeigt zwei Endstücke 125a, 125b, die zusammen (und zusammen mit dem Verbindungselement 121) einen fest gefügten Rotorteil 125 bilden und von entgegengesetzten Seiten in das Gehäuse 124 eingesetzt werden.

Wie im Gehäuseteil 124 a im oberen Teil von Fig. 16 und im Gehäuseteil 124 bim unteren Teil von Fig. 16 dargestellt, ist das erste Rotorteil 124 mit einem manschettenförmigen Nabenteil 124t versehen, dessen Außenseite die Kolben 135,136 des zweiten Rotorteils 125 führt und dessen Innenseite das Verbindungselement 121 führt.

Fig. 18 zeigt die beiden Endstücke 125a, 12bb nach der Montage, so daß sio das zusammenhängende Rolorteil 125 mittels Befestigungsschrauben bilden, wie es durch Strichpunktlinien 125c über überlappende fingerförmige Teile 125d, 125e dargestellt wird. Die fingerförmigen Teile 125d, 125e erstrecken sich in axialer Richtung nach außen auf einander entgegengesetzten Seiten der Kugelabschnitte 125a", 125b". Die axial verlaufenden Flanschteile 125a', 125b'erstrecken sich zwischen den fingerförmigen Teilen 125d, 125e. Fig. 19 zeigt das Endstück 125a (entsprechend Endstück 125b), von einer Seite aus gesehen. Es werden die Dichtungsringe 125a"' zum Abdichten der Endstücke 125a, 125b der Rotorbaueinheit gegenüber der kugelförmigen Innenwand des Motorgehäuses (im Raum 110b) und die entsprechenden Dichtungsringe 129 (s. auch Fig. 13) zum Abdichten des Gehäuses 124 gegenüber der kugelförmigen Innenwand des Motorgehäuses dargestellt. Zur Montage der Endstücke 125a, 125b gemäß Fig. 17-18 werden die entgegengesetzten Randflansche 125a', 125b' der Endstücke 125a, 125b in die entsprechenden Auskehlungen 124 p und 124r im Verbindungselement 121 gebracht. In den Randflanschen 125a', 125b'sind in entsprechenden Dichtungsnuten zwei getrennte Dichtungsringe 129, in Fig. 13 durch dicke schwarze Striche markiert, vorgesehen. Die Dichtungsringe 129 verlaufen zusammenhängend in Längsrichtung der beiden Kolben bildenden Abschnitte des ersten Rotorteils 124 und ringförmig im Zwischenraum zu den Randflanschen 125 a', 125 b'. Fig. 13 zeigt bei 125a"' drei Dichtungsringe (s. auch Fig. 19), die parallel zu einander und entlang des gesamten Umfangs des zweiten Rotorteils 125 verlaufen. Die Dichtungsringe 125a"' und 129 haben einen großen T-förmigen Querschnitt, der in eine entsprechende T-förmige Nut paßt. Der Querstrich der T-Form befindet sich am Nutboden. Während des Betriebs wird der Dichtungsring durch die Zentripetalkraft gegen die Innenwand des Motorgehäuses geschleudert und haftet dort. Dabei wird eine effektive Abdichtung ohne besondere Reibung zwischen den Teilen gesichert. Im Innern der Endstücke 12Ea, 125b (s. Fig. 13) nehmen die manschettenförmigen Lager 126 den Keil 126' auf, so daß die Stifte 123a, 123b des Verbindungselements 121, wie oben erwähnt, fest mit den Endstücken 125a, 125b verbunden werden können. Wie oben erwähnt, wird durch die Keile 126'eine fest gefügte, starre Verbindung zwischen den Rotorteilen 121,125 hergestellt, so daß sie eine gemeinsame Drehbewegung zum Rotorteil 124 ausführen. Auf der Außenseite des manschettenförmigen Stützzapfenlagers 126 werden ein ringförmiger Schutzdeckel 127 zwischen den Gehäuseteilen 124a, 124b und den Endstücken 125a, 125b und axial innen dazu ein Drehlager 128 mit einer entsprechenden Lagerführung 128'und einem Dichtungsring (radialer Dichtungsring) 128" zwischen dem Deckel 127 und dem Drehlager 128 bzw. zwischen dem entsprechenden Endstück 125a, 125b und dem Gehäuse 124 dargestellt. Fig. 13 zeigt die Montagebohrungen 130 zur Montage der Gehäuseteile 124a und 124 b.

Durch ein vergleichsweise einfaches Dichtungssystem ist es somit möglich, eine wirksame Dichtung zwischen den gemeinsam beweglichen Rotorteilen 124,125 (bzw. zwischen den Rotorteilen 124,125 und der kugelförmigen Innenfläche des Motorgehäuses) herzustellen, so daß die Führungseinrichtung 116 und das zugehörige Führungselement (Führungsring) 119 und das damit verbundene Verbindungselement 121 radialen der Innenseite der Rotorteile 124,125 des Motors und der entsprechenden Arbeitskammern 131-134 abgedichtet sind, wie es im einzelnen nachfolgend erläutert wird. Fig. 18 züigt die Rotorteile 124,125 von einer Seite, und Fig. 19 zeigt die Rotorteile 124,125 nach einer Drehung von 90° um die Drehachse 117 a. Das Rotorteil 125 hat zwei diametral entgegengesetzte Kolben 135,136 mit entgegengesetzten Kolbenflächen 135a, 135b bzw. 136a, 136b. Die Kolben 135, I36, die gemeinsam um die Achse 135' (s. Abb.18) im Verhältnis zum Gehäuse bewegt werden, werden durch die Vorsprünge 125d und 125e der Endstücke gebildet, die genannten Vorsprünge überlappen sich gegenseitig und bilden Finger (Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht der Kolben 135,136).

Die Kolben der Rotoreinheit

Die Kolben 135,136, gemäß Fig. 19, bewegen sich in einer Schaukelbewegung vorwärts und rückwärts im Verhältnis zum Rotorteil 124, weg von und in Richtung zu den entgegengesetzten Kolbenflächen 137 a, 137 b eines oberen Kolbens 137 b7w. den entgegengesetzten Kolbenflächen 138a, 138b eines unteren Kolbens 138. Gemäß Fig. 19 befinden sich die Arbeitskammern 131-134 innerhalb der gestrichelten Linien, die die Innenwand des Motorgehäuses anzeigen. Eine erste obere Arbeitskammer 131 und eine erste untere Arbeitskammer 132 werden zwischen den Kolben 137,138 und dem Kolben 135 gebildet, während eine zweite untere Arbeitskammer 133 und eine zweite obere Arbeitskammer 134 zwischen den Kolben 137, 138 und dem Kolben 136 gebildet werden.

Während der Drehung der Drehwelle 117 führen das Rotorteil 124 und das Rotorteil 125 eine gemeinsamo Drehbewegung um die Achse 117 aus.

Aufgrund der Stiftverbindung zwischen dem Führungsring 119 der Führungseinrichtung 116 und dem Verbindungselement 121 und der Stiftverbindung 123 a, 123 bzwischen dem Verbindungselement 121 und dem Rotorteil 125 führt das Rotorteil 125 als Ergebnis der genannten Drehung eine zwangsläufige Schaukelbewegung im Verhältnis zur stationären Führungseinrichtung 116 und zum Rotorteil 124 aus. Genauer gesagt, führt der Führungsring 119 eine zwangsläufige Drehbewegung in der zugehörigen Führungsnut 118 in der Führungseinrichtung 116 entlang der Ebene 118a (Fig. 14) aus und Gleichzeitig, da sich das Verbindungselement 121 zusarrmen mit dem Rotorteil 125 um die Achse 117a dreht, verursacht der Führungsring 119zwangsläufig eine Schaukelbewegung des Motorteils 125 über das Verbindungselement 121 um die Achse 123'. Die Kolben 135,136 führen eine entsprechende Vor- und Rückwärtsschaukelbewegung zwischen den Kolben 137, 138 aus und erhöhen wechselweise das Volumen der Arbeitskammern 131,133, während das Volumen der Arbeitskammern 132, 134 reduziert wird und umgekehrt.

Bei jeder Umdrehung des Rotorteils 124,125 um die Achse 117 a wird jede Arbeitskammer 131,133 einmal gefüllt und geleert, während jede Arbeitskammer 132,134 entsprechend einmal geleert und gefüllt wird, d. h. jede Arbeitskammer unterliegt einem vollständigen Leer- und Füllzyklus bei jeder Umdrehung. Mit anderen Worten, die vier Arbeitskammern 131-134 bewirken in diesem Falle, wenn es sich um einen Viertaktverbrennungsmotor handelt, gleichzeitig und paarweise ein entsprechendes Taktpaar, d. h. für ein erstes Arbeitskammernpaar:

1) Ansaugtakt und 2) Kompressionstakt

und für ein zweites Arbeitskammernpaar:

3) Verbrennungstakt und 4) Auspufftakt.

Jedes Paar Arbeitskammern 131,132; 133,134 unterliegt jeweils abwechselnd zwei a'ifeinanderfolgenden Takten, und zwar getrennt in einem kontinuierlichen Zyklus.

Externe Verbindungskammer/Verbrennungskammer

Fig. 12 zeigt eine externe Verbindungskammer, genauer eine kombinierte Verbindungs- und Verbrennungskammer 150, die nachfolgend detaillierter mit Bezug auf Fig. 23 erläutert wird. Auch wenn, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, der Motor hier in Verbindung mit einer externen Verbrennungskammer 150 erläutert wird, ist die Erfindung nicht auf den Einsatz einer solchen externen Verbrennungskammer begrenzt. Es ist auch möglich (selbst wenn es im einzelnen nicht dargestellt wird), die Verbrennung in Hohlraum 110b des tatsächlichen Motors zu bewirken, d.h. in der entsprechenden Arbeitskammer im Hohlraum 110 b des Motors, da die Arbeitskammern eine entsprechende Position innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereiches im Raum 110b einnehmen. Im letzten Fall dient die Kammer 150 nur als externe Verbindungskammer, und in diesem Fall kann die Kammer als Kanal im tatsächlichen Motorgehäuse angeordnet wtrden. Unter Verbindungskammer ist allgemein ein Verbindungskanal zu verstehen, der ein Paar Arbeitskammern mit dem anderen Paar Arbeitskammern verbindet, so daß die beiden Takte in einem Arbeitskammernpaar in den nächsten beiden Takten im anderen Arbeitskammernpaar fortgesetzt werden können.

Es ist auch möglich, einen Viertaktverbrennungsmotor ohne die genannte Verbindungskammer herzustellen, obwohl es zu dieser Ausführungsform hier keine Erläuterungen gibt.

Wie aus Fig.23 ersichtlich ist, wird die Verbrennungskammer 150 durch ein separates Bauelement 150a gebildet, das eine separate Einheit sein kann, die aus zwai Hälften 150a' und 150a" besteht und die getrennt außerhalb des Motorgehäuses und auf der Außenseite des Gehäuses 106 (nicht in Abb. 23 dargestellt) montiert sein kann. Durch die Verbindungselemente 150d und 15Oe, die durch das Gehäuse führen, und durch die Befestigungsschrauben 15Od'und 15Oe'wird das Bauelement 150a direkt auf das Motorgehäuse 110 montiert, w^bei die Verbindung von der Verbrennungskammer 150 zu den Öffnungen 162 und 163 offen bleibt.

Bei einem anderen Fall, wo die Verbrennung innerhalb des tatsächlichen Raumes 110 b erfolgt, bildet das Bauelement 150 a das Verbindungselement zwischen zwei der Arbeitskammern (Kompressionskammer bzw. Verbrennungskammer). Die zwei Hälften 150a', 150a" des Bauelements 150a (s. Fig.12) sind durch Befestigungsbolzen 150b verbunden und durch die Befestigungsbolzen 150d'und 15Oe'am Motorgehäuse 110 befestigt.

Fig. 23 zeigt eine Querschnittsansicht der Hälften 150a', 150a", wobei jede auf der Innenseite (wahlweise auch die Außenseite) mit einer hitzebeständigen lund wärmeisolierenden Keramikschicht ausgekleidet (die Art ist nicht dargestellt) ist, so daß die Verbrennungskammer ein optimal hohes Temperaturniveau erreichen kann und eine optimale Verbrennung bei einer hohen Temperatur gesichert wird. Gleichzeitig ist es möglich, einen Wärmeverlust von der Verbrennungskammer an die Umgebung bzw. an das Kühlwasser im Gehäuse zu verhindern.

Im äußeren Teil 150a" des Bauteils 150a und ungefähr in der Mitte des Teils 150a" wird eine Einführbuchse 15Of für ein Zündelement (Zündkerze) 150 f dargestellt. Der Einsatz einer Glühröhre odor einer ähnlichen Zündvorrichtung (z. B. Diesel- oder Halbdieselmotor) ist auch möglich, auch wenn hier keine spezielle Erläuterung dazu gegeben wird. An den entgegengesetzten Seiten der Verbrennungskammer 150 befinden sich die Einspritzdüsen 150g und 150h, die, gemäß Pfeil 150g'und 150h', in entgegengesetzten Richtungen Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 150 zu dem Zündelement 15Of führen, d. h. in einer gleichlaufenden Strömungsrichtung bzw. entgegengesetzt zur Strömungsrichtung von Druckluft/Druckgas, wie die Pfeile 150' zeigen.

Die Verbrennungskammer 150 ist schematisch und als Beispiel in Fig. 23 dargestellt, und es ist möglich, verschiedene Veränderungen bei der Positionierung der Kraftstoffdüsen 150g, 150h bzw. bei der Positionierung des Zündelements 15Of vorzunehmen, ohne daß besondere Beispiele dafür erforderlich sind. Es ist zum Beispiel möglich, beide (oder eine unterschiedliche Anzahl von) Kraftstoffdüsen an ein und der gleichen Seite des Zündelements 15Of anzubringen, z.B. auf gegenüberliegenden Seiten der Verbrennungskammer und wahlweise nur in der gleichen Strömungsrichtung wie die Strömungsrichtung der Druckluft zur Verbrennungskammer.

Bei der in Fig.23 dargestellten Ausführungsform wird die Kraftstoffkammer mit einem mohr oder weniger konstanten Querschnitt in der gesamten Längsrichtung dargestellt, aber es ist auch möglich, die Querschnittsfläche in der Kraftstoffkammer von einer Seite zur anderen zu vergrößern, wie es in Abb. 24 dargestellt ist.

Es ist auch möglich, Auskehlungen im Motorgehäuse vorzusehen, so daß die Kraftstoffkammer direkt in das Motorgehäuse hineinkommt und damit der Strömungsweg für das Druckmedium in die Kraftstoffkammer so kurz wie möglich wird.

Bei der gezeigten Ausführungsform beträgt das Volumen in der Kraftstoffkammer ca. V12 des Volumens in jeder der vier Arbeitskammern des Motors, so daß die Kompression der komprimierten Luft in der Verbrennungskammer bei der Injektion der komprimierten Luft aus der Arbeitskammer in die Verbrennungskammer V12 betragen kann. Es können andere Kompressionsraten benutzt werden, um das Volumen in der Kraftstoffkammer nach Bedarf zu verändern.

Öffnungen Im Motorgehäuse

Die Figuren 21 und 22 zeigen zwei entgegengesetzte Seitenansichten des Motorgehäuses 110 in axialer Richtung des Motors,

d. h. Fig. 21 ist eine Seitenansicht von der Seite, wo man die Hälfte 111 des Motorgehäuses und die Drehwelle 117 sieht, während Fig. 22 eine Seitenansicht von der Seite mit der Hälfte 112 des Motorgehäuses und dem Statorteil 116 ist. Fig. 22 zeigt bine erste trapezförmige Öffnung 161, welche die Ansaugöffnung von eingm Lufteinlaß 161 a auf der Außenseite de.s Motors gemäß Fig. 11 zum Motorraum 110b darstellt, und eine zweite, im wesentlichen rechtwinklige Öffnung 162, welche die Austrittsöf'nung vom Motorraum 110b zur Einlaßseite der Verbrennungskammer 150 darstellt.

Fig. 21 zeigt eine dritte, im wesentlichen dreieckige Öffnung 163, die die Ansaugöffnung on der Verbrennungskammer 150 zum Motorraum 110b darstellt und eine vierte, im wesentlichen trapezförmige Öffnung 164, die die Austrittsöffnung vom Motorraum 110b zum Auspuffausgang 164aauf der Außenseite des Motors gemäß Fig. 11 darstellt.

Betriebsweise des Motors

Fig. 24 zeigt schematisch unter A1 -A3, B1-B3, C1-C3, D1-D3, E1 -E 3 fünf unterschiedliche Drehpositionen entsprechend der Position des ersten und zweiten Rotorteils der Rotorbaueinheit (Position A bei 0°, Position B bei 60°, Position C bei 90", Position D bei 135° und Position E bei 180°) im Verhältnis zur Statorbaueinheit (Führungseinrichtung 116 und Motorgehäuse 110). Die Drehrichtung verläuft im Uhrzeigersinn beiden Darstellungen A1-E1 und entgegen dem Uhrzeigersinn in den Darstellungen A3-E3. Zum besseren Verständnis wird die Statorbaueinheit nicht dargestellt, es sind nur die Verbrennungskammer 150 und die Öffnungen 161-164 angegeben, und zwar durch gestrichelte Linien. In allen Darstellungen A1-E3 ist die Statorbaueinheit (Motorgehäuse 110 und Führungseinrichtung 116) in ein und derselben Position,

wie durch die Öffnungen 161-164 in den Darstellungen A1, B1, C1, D1, E1 und A3, B3, C3, D3, E3 bzw. durch die Verbrennungskammer 150 in den Darstellungen A2, B2, C2, D2, E 2 angegeben. Um die Teile voneinander zu unterscheiden, wurden die kugelförmigen Endflächen des ersten Rotorteils 124 schraffiert.

Die Darstellungen A1,B1,C1,D1,E1 zeigen die Rotorbaueinheit 124,125 in axialer Dichtung von der Seite der Antriebswelle 117 aus, während die Darstellungen A3, B3, C3, D3, E3 in axialer Richtung von der entgegengesetzten Seite aus, d.h. von der Statorseite 116 aus, gesei >en sind. Die Darstellungen A2, B 2, C 2, D2, E 3 zeigen die Rotoroaueinheit 124,125 in der Seitenansicht.

Die Darstellungen A1 -A3 zeigen die Kolben 135,136 des Rotorteils 125 in einer Rotorposition von 0° bei einer extremen Kolbenposition, während die Darstellungen C1-C3 die Kolben 135,136 in einer Rotorposition von 90° in einer Zwischenstellung der Kolben zeigen, und die Darstellungen E1-E3 zeigen die Kolben 135,136 in einer Rotorposition von 180° (entspricht der Position in den Darstellungen A1-A3 mit dem einzigen Unterschied, daß die Kolben 135,136 die Position gewechselt haben) in der anderen extremen Position der Kolben 135,136.

Bei Fortsetzung der Rotordrehung um weitere 60° (bis zur Stellung von 240") und oinc.i Drehung um weitere 30° (auf eine Stellung von 270°) und einer Drehung um weitere 90° (auf e'uir. Stellung von 360°) nehmen die Kolben die Stellung gemäß den Darstellungen B1-B3, C1-C3 und A1 -A3 ein. Mic anderen Worten, bei jeder (360°) Drehung der Rotorbaueinheit 124,125 vollzieht jeder Kolben 135,136 eine Schaukolbewegung vorwärts und rückwärts (Schaukelbewegung von 90° + 90°) zwischen den beiden extremen Positionen gemäß den Darstellungen von A1 -A3 und E1 -E3.

Es ist aus den Darstellungen A2-E 2 ersichtlich, daß die Arbeitskammer- die sich an der Rückseite des Kolbens 135 auf der linken Seite des Kolbens 135 in der Darstellung A2 befindet- nach der ersten Umdrehungshälfte der Rotorbaueinheit (180° Umdrehung, d. h. Schaukelbewegung von 90°) sich von einem Minimal- zu einem Maximalvolumen ausdehnt und sich dann auf der linken Seiie des Kolbens 135 in der Darstellung E 2 und auf der nach unten zeigenden Seite der Rotorbaueinheit befindet. Bei der nächsten Umdrehungshälfte der Rotorbaueinheit (Umdrehung von 180°, d. h. Schaukelbewegung von 90°) wird die genannte Arbeitskammer jedoch gedreht, so daß sie entsprechend auf der linken Seite der· Kolbens auftritt, aber dann auf der nach oben zeigenden Seite der Rotorbaueinheit.

Jede Arbeitskammer vollführt dann der Reihe nach eine entsprechende bzw. komplementäre Bewegung. Ein erstes Arbeitskammernpaar, d.h., die beiden Arbeitskammern, die sich jeweils auf einer Seite des Kolbens 135 befinden, und ein zweites Arbeitskommernpaar, d.h., die beiden Arbeitskammern, die sich jeweils auf einer Seite des Kolbens 136 befinden, führen paarweise eine komplementäre Bewegung aus. Die Arbeitskammer auf einer Seite des Kolbens 135 und die Arbeitskammer auf der entsprechenden einen Seite des Kolbens 136 sind in den ersten beiden Phasen des Arbeitszyklus enthalten, während entsprechend die anderen beiden Arbeitskammern auf der anderen Seite der Kolben 135,136 in den beiden letzten Phasen des Arbeitszyklus enthalten sind. In diesem Falle wirkt ein Arbeitskammernpaar mit den Öffnungen 161,162 zusammen, während das andere Arbeitskammernpaar mit dem anderen Öffnungspaar 163,164 zusammenwirkt.

In der Position von 0° (und der Position 180° und 360°) sind alle Öffnungen 161-164 durch die kugelförmigen Mantelflächen des ersten Rotorteils 124 (die Endflächen sind unter A1 und A4 dargestellt) geschlossen.

Wie in den Darstellungen <3-E3 gezeigt, ist die Öffnung 161 für den Luftzutritt zur ersten Arbeitskammer in dem Bereich zwischen den extremen Positionen A3 und E3 (s. Positionen B 3, C 3, D3) vollständig oder teilweise offen und nur in den extremen Positionen E3 und A3 geschlossen. Wie die Darstellungen A3-E3 zeigen, ist die Öffnung 162, die die Austrittsöffnung zur Verbrennungskammer 150 darstellt, nur durch die Auskehlungen 162 a (162 b) des ersten Rotorteils 124 in dem Bereich zwischen den Positionen gamäß Darstellung D3-E3 offen.

Gemäß Darstellung A1 -E1 ist die Öffnung 164 für den Auspuffausgang in dem Bereich zwischen den Positionen gemäß Darstellung A1 und E1 (s. Darstellung B1 -D1) unbedeckt (offen) und nur in den extremen Positionen gemäß Darstellung A1 und E1 bedeckt (geschlossen). Die Öffnung 163 ist jedoch ausschließlich in dem Bereich zwischen den Positionen gemäß Darstellung A1 undD1 offen und in den Positionen gemäß Darstellung A1.D1 undE1 geschlossen.

Die Schaukelbewegung der Kolben 135,136 läßt die Kolben den intermediären Ringsektor des Raumes 110b zwischen den Kugelteilen überstreichen, die durch die Drehbewegung der Kc Iben 137,138 erfaßt werden.

Die Öffnung 162 wirkt mit den entsprechenden beiden Auskehlungen 162a und 162b (s. auch Fig. 16a) in einem Kolbenendteil des ersten Rotorteils zusammen. Genauer gesagt, die Auskehlungen erstrecken sich teilweise in die Kolbenoberfläche selbst und teilweise in die kugelförmige Endfläche. Die Öffnung 162 wird deshalb direkt durch die Ränder der Auskehlungen 162 a, 162 b in der kugelförmigen Endfläche des ersten Rotorteils reguliert, d. h., die Öffnung 162 wird durch einen Ventilkörper reguliert, der direkt durch den Kolben 137 gemäß Darstellung an den Auskehlungen 162 a, 162 b gebildet wird. Das Öffnen der anderen

Öffnungen 161,163 und 164 wird jedoch durch die entsprechende kugelförmige Endfläche des ersten Rotorteils reguliert. Wie aus den Darstellungen A1 und A3 ersichtlich ist, sind dig Kolben 137,138 in der Längsrichtung größer als in der Querrichtung.

Das wird für die notwendige Regulierung der Öffnungen 161-164 genutzt. In den Darstellungen A1 -A3 und E1-E3, d.h. in den Positionen 0°, 180° und 380°, sind alle Öffnungen durch die Kolben 137,138 geschlossen. In den Darstellungen B1-B3 sind große Teile der Öffnungen 161,163,164 entsprechend offen in Richtung der entsprechenden drei Arbeitskammern, während in den Darstellungen C1-C3 die gesamten Öffnungen 161,163,164 hinsichtlich der entsprechenden drei Arbeitskammern offen sind.

In den Darstellungen D1-D3 sind jedoch die Öffnungen 161,164 teilweise bedeckt, wahrend die Öffnung 163 (und die Öffnung 162) vollständig durch die Kolben 137 bzw. 138 bedeckt sind. Zwischen den Positionen D1-D3und E1-D3 (Drehungswinkel 45°) ist die Öffnung, wie oben erwähnt, unbedeckt.

Genauer gesagt, sowohl die An^augöffnung 161 als auch die Austrittsöffnung 164 bleiben bei einer Umdrehung der Rotorbaueinheit um 180° mehr oder weniger offen (nur bedeckt in einem kleinen Winkel in den Positionen 0°, 180° und 360°). Die

Öffnungen 161,164 werden nur in den Positionen 0°, 180° und 360° vollständig geschlossen. Das bedeutet, daß eine optimale Öffnungszeit für die Öffnungen 161,164 erreicht werden kann, und zusätzlich werden für 161,164 optimal große Öffnungen benutzt.

Die Öffnung 162 vom Motorraum 110 b zur Verbrennungskammer 150 hat jedoch eine reduzierte Querschnittsfläche im Verhältnis zur Öffnung 161 und wird während eines wesentlich kleineren Drehwinkels (45° von 180°) im Vergleich zur Öffnung 161 vollständig oder teilweise offen gehalten.

Jedoch wird die Öffnung 163 während eines etwas größeren Drehwinkels (135° von 180°) offen gehalten, und sie hat eine größere Querschnittsfläche als die Öffnung 162. Die Öffnung 163 ist nur offen, wenn die Öffnung 162 geschlossen ist, und umgekehrt.

Aus dem o.g. geht hervor, daß jede Arbeitskammer 131-134 abwechselnd und getrennt mit den verschiedenen Öffnungen 161, 162 bzw. 163,164 verbunden ist, d.h. zu festen Zeitpunkten nehmen die vier Arbeitskammern 131-134 jeweils eine unterschiedliche Position ein, die mit dem entsprechenden Paar der vier Motortakte übereinstimmt:

1) Ansaugtakt und 2) Kompressionstakt

3) Verbrennungstakt und 4) Auspufftakt.

Durch Anordnung der Verbindungskammer 150 außerhalb des kugelförmigen Innenraumes des Motors (d. h. radial außerhalb der genannten vier Arbeitskammern) können die entsprechenden Arbeitskammern nacheinander mit der Verbindungskammer, einmal bei jedem Rotationszyklus von 360°, in Verbindung kommen.

Von einem Startpunkt in der Position 0°, wo eine erste Kompressionskammer den ersten Takt passiert hat, d.h. den Ansaugtakt 1 (Drehung von 180° bei Takt 1 von der Position 180° zur Position 360°, d.h. im vorliegenden Fall von einem Startpunkt von der Position 0°), erfolgt in der ersten Kompressionskammer der Kompressionstakt (Takt 2), und nach einer weiteren Drehung von 135° auf die Position 135° steht die erste Kompressionskammer während des restlichen Drehwinkels von 45° auf die Position von 180° mit der Verbindungskammer 150 in Verbindung.

In der Position von 180° hat dann die Verbindungskammer 150 während des folgenden Drehwinkels von 135° mit einer ersten Arbeitskammer im Ausdehnungstakt (Takt 3) Kontakt bis zur Position von 325°. Während der restlichen 45° im Ausdehnungstakt bis zur Position von 360° wird die Verbindung zwischen der ersten Arbeitskammer und der Verbindungskammer 150 geschlossen. Schließlich erfolgt der Auspuff während des folgenden Drehwinkels von 180° (Takt 4, d. h. Auspufftakt). Während in der ersten Kompressionskammer und der ersten Ausdehnungskammer die Takte 1-4 erfolgen, laufen in der zweiten Kompressionskammer und der zweiten Expansionskammer entsprechende Takte mit einer Winkelverzögerung von 180° im Verhältnis zu oben ab.

Aus dem o.g. wird ersichtlich, daß die Verbindungskammer 150 über eine Drehung von 180° anfangs mit e^!ner ersten Kompressionskammer und dann getrennt mit einer ersten Expansionskammer im Verlaufe eines jeden einzelnen Drehwinkels (45° bzw. 135°) in Verbindung steht. Während des folgenden Drehwinkels von 180° steht dann die Verbindungskammer zuerst (45°) entsprechend mit der zweiten Kompressionskammer und danach (135°) mit der zweiten Expansionskammer in Verbindung. Es muß festgestellt werden, daß die genannten Winkel und Winkelpositionen hier zur Erläuterung von Beispielen benutzt wurden, daß aber in der Praxis auch andere Winkel und Winkelpositionen geeignet sein können. Eine Regulierung wird durch Veränderung der Form und Lage der Öffnungen im Verhältnis zum Rotorteil 124 erreicht.

Mit der Zufuhr von komprimierter Luft zur Verbindungskammer 150 in einem Kompressionsvernältnis von z.B. Vu gleichzeitig mit der Zufuhr von Kraftstoff und der Zündung dieser Mischung wirkt die Verbindungskammer als Verbrennungskammer. Sobald die Verbrennungskammer von der Kompressionskammer abgeschlossen ist (z. B. in der Position 180°), wird eine Verbindung von der Verbrennungskammer zur Expansionskammer hergestellt, und die Antriebskraft wird zur Expansionskammer über einen Drehwinkel von 135° bis zu einer Position von 315° übertragen. Während der restlichen Drehung von 45° auf die Position von 360° hört die Übertragung von Antriebskraft auf, so daß die Expansionskammer dann (in der Position von 360°) mit dem Auspuffausgang verbunden ist, und der größte Teil der Antriebskraft wird in der Expansionskammer genutzt.

Claims (14)

1. Energieumwandlungsmaschine, die eine Rotorbaueinheit umfaßt mit einem ersten Rotorteil (124) mit einem ersten Paar Kolben (19, 20; 137,138) und einem zweiten Rotorteil (125) mit einem zweiten Paar Kolben (33,34; 135,136), die für eine Bewegung in einem kugelförmigen Hohlraum (10b, 110b) im Maschinengehäuse (10,110) angepaßt sind, die paarweise und zwangsläufig in einer Schaukelbewegung vorwärts und rückwärts im Verhältnis zum ersten Kolbenpaar erfolgt, wobei das erste Rotorteil (19-21; 124) mit einer treibenden oder getriebenen Drehwelle (17,117) verbunden ist, während das zweite Rotorteil (33-35; 125) nicht drehbar mit dem ersten Rotorteil (19-21; 124) verbunden ist, so daß eine gemeinsame Drehbewegung um die Drehachse (17 a, 117 a) der Drehwelle (17,117) ausgeführt wird, das erste Rotorteil in einem ersten Umdrehungsweg in einer Ebene im rechten Winkel zur Drehachse drehbar ist, während das zweite Rotorteil drehbar ist zusammen mit und schaukelbar in bezug auf das erste Rotorteil, und das zweite Rotorteil durch ein Führungselement (38,119) geführt wird, das in einem zweiten Umdrehungsweg drehbar ist, die mit Hilfe einer stationären Führungseinrichtung (16,116) in einem Winkel ν zum ersten Umdrehungsweg geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Rotorteil (19-21,33-35; 124,125) innerhalb einer gemeinsamen kugelförmigen Erzeugenden begrenzt werden, die mit einer kugelförmigen Innenseite des Maschinengehäuses (10,110) übereinstimmt und daß die stationäre Führungseinrichtung (16, 116) zur Führung des zweiten Rotorteils (33,35; 125) in der Vor- und Rückwärtssihaukelbewegung mittig innerhalb der Rotorbaueinheit als verlängertes Statorteil angeordnet ist, wovon ein Ende starr mit dem Maschinengehäuse (10,110) verbunden ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Führungseinrichtung (16, 116) gleichachsig mit der Drehwelle (17,117) angeordnet ist und sich durch das Maschinengehäuse von einem Lager als Verbindung mit dem inneren Ende der Drehwelle (17,117) bis zo einer stationären Halterung auf der entgegengesetzten Seite des Maschinengehäuses (10,110) erstreckt.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Führungseinrichtung (16,116) aus einem Wellenteil besteht, das aus zwei schaftförmigen Endabschnitten (16b, 16c; 116c, 116e) an gegenüberliegenden Seiten eines im wesentlichen kugelförmigen Zwischenabschnitts (16d, 116g) gebildet wird und daß der Zwischenabschnitt (16d, 116g) mit einer ringförmigen Führungsnut (41,118) zur Aufnahme eines Führungselements (Führungsring 38,119) versehen ist, das drehbar in der Führungsnut montiert und durch Stifte (38,39; 120a, 120b) und entsprechende Bohrungen oder ähnliche Verbindungselemente mit dem zweiten Rotorteil (33-35,125) verbunden ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Führungseinrichtung (16,116) durch die Mitte des ersten Rotorteils (19-21,124) verläuft und das erste Rotorteil drehbar zur stationären Führungseinrichtung (16,116) an den dazu entgegengesetzten Seiten montiert ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rotorteil (124) axial durch das genannte zweite Rotorteil (125) durch einen ringförmigen, radial außen liegenden Rotorabschnitt (125a", 135,125b", 136) verläuft, das erste Rotorteil (124) und das zweite Rotorteil (125) gemeinsam einen schmiermittelenthaltenden Raum festlegen, der gegenüber den Arbeitskammern (131-134) abgedichtet ist, und die stationäre Führungseinrichtung (116) und das zugehörige Führungselement (119) und dessen Verbindungselement (121) zum zweiten Rotorteil (125) umschließt.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rotorteil (124) innerhalb einer Zone liegt, die einen kugelförmigen Zwischensektor im kugelförmigen Raum (11 Ob) des genannten Maschinengehäuses zwischen zwei teilkugelförmigen Abschnitten (125a", 125b") des ringförmigen Umfangsabschnitts des zweiten Rotorteils (125) bildet, wobei die beiden entgegengesetzten Kolben bildenden Teile (135,136) des zweiten Rotorteils (125) äußere, periphere Verbindungselemente zwischen den teilkugelförmigen Abschnitten (125a", 1213b") des zweiten Rotorteils in dem Bereich zwischen den axialen Endteilen (137,138) des ersten Rotorteils (124) bilden.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rotorteil (124) in axialer Richtung zur Drehachse (117 a) einen manschettenförmigen Zwischenteil und zwei einander entgegengesetzte Endteile (137,138) in Kugelsegmentform mit abgeschnittenen Enden hat, wobei die Endteile gemeinsam die Arbeitskammern (131-134) im Raum zwischen den teilkugelförmigen Ringabschnitten (125a", 125b") des zweiten Rotorteils (125) und den äußeren, Kolben bildenden Verbindungselementen (135,136), die ringförmig mit den teilkugelförmigen Ringabschnitten verbunden sind, festlegen.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rotorteil (125) gelenkig mit dem Führungselement (119) verbunden ist, das drehbar an der stationären Führungseinrichtung (116) mittels eines in der Mitte und radial innen liegenden Verbindungselementes (121) montiert ist, das quer durch den Zwischenteil des ersten Rotorteils (124) in einem Raum zwischen dem ersten Rotorteil (124) und der stationären Führungseinrichtung (116) und dem zugehörigen Führungselement (119) verläuft.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse (110) an seinen gegenüberliegenden Seiten mit einem Paar Öffnungen (161, 164; 162,163) versehen ist, die hinsichtlich des Drehwinkels einen Abstand aufweisen, wobei die Öffnungen auf der Innenseite der Bewegungsbahnen der kugelförmigen Außenfläche des entsprechenden Endteiles (137,138) des ersten Rotorteils (124) liegen und so konstruiert sind, daß sie von den genannten Endteilen (137,138) in den unterschiedlichen Drehpositionen oder Drehbereichen der Rotorbaueinheit bedeckt oder nicht bedeckt werden, wobei die kugelförmige Außenfläche, die an den Endteilen (137,138) des ersten Rotorteils (124) begrenzt und symmetrisch zur Drehachse (117 a) der Rotorbaueinheit ist, bedeutend länger als breit ist.

10. Maschine nach Anspruch 9 in Form einer Pumpe, eines Kompressors, eines Zweitaktverbrennungsmotors oder eines ähnlichen Zweitaktmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (110 b) des Motorgehäuses (110) mit Hilfe der Rotorbaueinheit (124,125) vier getrennte Arbeitskammern (131-134) bildet, wobei in jeder getrennt und abwechselnd paarweise zwei Motortakte zweimal pro Umdrehung der Rotorbaueinheit in Verbindung mit dem entsprechenden Paar der vier Öffnungen (161,163; 162,164) erfolgen, wovon eine erste Öffnung (161) und eine dritte Öffnung (163) gleichzeitig die Ansaugöffnung einer ersten bzw. einer dritten Arbeitskammer bilden, während eine zweite Öffnung (162) und eine vierte Öffnung (164) die Auspufföffnung einer dritten bzw. einer vierten Arbeitskammer bilden.

11. Maschine nach Anspruch 9 in Form eines Viertaktverbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (110 b) des Motorgehäuses (110) mit Hilfe der Rotorbaueinheit (124,125) vier getrennte Arbeitskammern (131-134) bildet, wobei in jeder getrennt und abwechselnd paarweise, die entsprechenden zwei Takte der vier Motortakte in Verbindung mit der entsprechenden Öffnung der zwei Öffnungspaare (161,164; 162,163) erfolgen, wovon eine erste Öffnung (161) gleichzeitig die Ansaugöffnung einer ersten Arbeitskammer darsteüt und eine zweite Öffnung (162) die Auspufföffnung für die komprimierte Luft aus einer zweiten Arbeitskammer zu einer Verbindungskammer (150) radial außerhalb der Arbeitskammer bildet, eine dritte Öffnung (163) die Ansaugöffnung von der Verbindungskammer (150) zu einer dritten Arbeitskammer, die die Ausdehnungskammer darstellt, bildet, während eine vierte Öffnung (164) die Auspufföffnung von einer vierten Arbeitskammer zum Auspuffcusgang darstellt.

12. Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskammer (150), die vorzugsweise außerhalb des Motorkühlgehäuses (106) angeordnet ist, eine äußere Verbrennungskammer mit dazugehörender(n) Kraftstoffdüse(n) (15Od, 15Oe) und einem Zündelement (15Of) bildet, wobei die Verbrennungskammer (150) vorzugsweise aus einem Hohlraum (1 bOa) gebildet wird, der vom Motorgehäuse (110) und dem Kühlgehäuse (106) entfernt angeordnet ist.

13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (150) mit einer Innenauskleidung aus hitzebeständigem, keramischem Material und vorzugsweise mit einer weiteren Schicht aus wärmoisolierendem, keramischem Material versehen ist.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rotorteil (124), das die Form eines zweiteiligen Hohlkörpers (124a, 124b) hat, der ein Gehäuse bildet und mit dem ersten Paar sich ausschließlich drehender Kolben (137,138) versehen ist, und das starr mit der Drehwelle (117) verbunden ist, lokal durch das zweite Rotorteil (125) eingeschlossen wird, welches die Form von zwei ringförmigen Teilen (125a, 125b) hat und ausgerüstet ist mit dem zweiten Paar Kolben (135,136), die beide rotieren und vorwärts und rückwärts schaukeln, und einem

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querverlaufenden Zwischenverbindungselement (121), das die ringförmigen Teile mit der stationären Führungseinrichtung (116) über den sich drehenden Führungsring (119) verbindet, und daß die beiden Rotorteile (124,125) gemeinsam flüssigkeitsdicht und vorzugsweise auch gasdicht die Arbeitskammern (131-134) des Maschinengehäuses vom querverlaufenden Verbindungselement (121) und der stationären Führungseinrichtung (116), die innen angebracht ist, und dem dazugehörenden Führungsring (119) abgrenzen.