DE102011109966A1

DE102011109966A1 - Rotationskolbenmotor, insbesondere mit zündkammerumlaufenden Rotationskolben

Info

Publication number: DE102011109966A1
Application number: DE102011109966A
Authority: DE
Inventors: Glenn Rolus Borgward
Original assignee: Brands & Products Ipr-Holding & Cokg GmbH; RB HOLDING GmbH; Brands and Products IPR Holding GmbH and Co KG
Current assignee: Brands & Products Ipr-Holding & Cokg GmbH; RB HOLDING GmbH; Brands and Products IPR Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: DE102011109966B4; WO2013017662A9; EP2739827A2; RU2627487C2; WO2013017662A2; RU2014107782A; US20150308272A1; CN104040115B; WO2013017662A3; CN104040115A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor, umfassend mindestens zwei Arbeitskammern, die durch ein Gehäuse, einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben gebildet werden. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Betrieb dieses Rotationskolbenmotors. Um unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse und Zündzeitpunkte zu ermöglichen sowie um die Drehbarkeit und Dichtheit der Rotationskolben auch bei Dauerbetrieb des gattungsgemäßen Rotationskolbenmotors zu erhöhen, umfasst der erfindungsgemäße Rotationskolbenmotor mindestens zwei Arbeitskammern, die durch ein Gehäuse, einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben gebildet werden, wobei ein Arbeitsgas über wenigstens einen Kanal aus wenigstens einer der Arbeitskammern in wenigstens eine andere der Arbeitskammern überführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor, umfassend mindestens zwei Arbeitskammern, die durch ein Gehäuse, einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben gebildet werden. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Betrieb dieses Rotationskolbenmotors.
Ein Rotationskolbenmotor dieser Bauart ist aus der DE 39 06 081 A1 bekannt. Bei diesem Rotationskolbenmotor wird ein Arbeitsgas durch den rotierenden Arbeitsrotationskolben in eine der Arbeitskammern eingeleitet und innerhalb dieser Arbeitskammer verdichtet, gezündet und expandiert, bevor das verbrannte Arbeitsgas wiederum durch den Arbeitsrotationskolben abgeleitet wird.
Es hat sich herausgestellt, dass z. B. in unterschiedlichen Drehzahlbereichen des Rotationskolbenmotors unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse und Zündzeitpunkte wünschenswert sein können, was bei dem bekannten Rotationskolbenmotor aufgrund der starren Kopplung der Verdichtung, Expansion und Zündung an die Drehbewegung der Arbeits- und Hilfsrotationskolben nicht bewerkstelligbar ist. Ferner kann die Drehbarkeit und Dichtheit der Rotationskolben bei Dauerbetrieb durch Verbrennungsrückstände in den Arbeitskammern beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Rotationskolbenmotor und ein Verfahren zu dessen Betrieb dahingehend zu verbessern, um unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse und Zündzeitpunkte zu ermöglichen und die Drehbarkeit und Dichtheit der Rotationskolben auch bei Dauerbetrieb des Rotationskolbenmotors zu erhöhen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, umfassend mindestens zwei Arbeitskammern, die durch ein Gehäuse, einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben gebildet werden, wobei ein Arbeitsgas über wenigstens einen Kanal aus wenigstens einer der Arbeitskammern in wenigstens eine andere der Arbeitskammern überführbar ist. Dadurch können insbesondere der Zündzeitpunkt und die Verdichtungsverhältnisse wesentlich besser gesteuert werden, als dies bei einem herkömmlichen Rotationskolbenmotor der Fall ist. Ferner können die Drehbarkeit und Dichtheit der Rotationskolben auch bei Dauerbetrieb des Rotationskolbenmotors verbessert werden, weil die Zündung des Arbeitsgases außerhalb der Arbeitskammern bewerkstelligt werden kann, so dass weniger Verbrennungsrückstände in den Arbeitskammern zu erwarten sind. Im Ergebnis lässt sich durch den erfindungsgemäßen Rotationskolbenmotor ein höherer Wirkungsgrad erzielen. Der erfindungsgemäße Rotationskolbenmotor kann mit allen gängigen Kraftstoffen, insbesondere mit Benzin, Diesel oder Wasserstoff betrieben werden und eignet sich insbesondere zum Betrieb von Fahrzeugen aller Art, vor allem für Luft-, Wasser- und Bodenfahrzeuge, sowie für Generatoren, Kompressoren, Blockheizkraftwerke oder Werkzeugmaschinen. Ein Luft-Kraftstoff-Gemisch sowie daraus resultierende Verbrennungsprodukte werden üblicherweise als Arbeitsgas bezeichnet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Gehäuse zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Das Gehäuse umfasst wenigstens einen Einlass, um ein Arbeitsgas in wenigstens eine der Arbeitskammern einzubringen,
– Das Gehäuse umfasst wenigstens einen Auslass, um ein Arbeitsgas aus wenigstens einer der Arbeitskammern abzuleiten.
– Das Gehäuse ist derart ausgebildet, dass es in einer Ebene senkrecht zur Achse des Arbeitsrotationskolbens an der Außenseite eine Krümmung um die Achse des Arbeitsrotationskolbens und/oder eine Krümmung um die Achse wenigstens eines der Hilfsrotationskolben aufweist, wobei die Krümmung vorzugsweise eine Bogenlänge von wenigstens 45°, bevorzugt wenigstens 90°, besonders bevorzugt wenigstens 120° aufweist.
– Das Gehäuse ist zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrisch aufgebaut, vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer Ebene, die durch die Achsen des Arbeitsrotationskolbens und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens aufgespannt wird.
– Das Gehäuse umfasst mindestens zwei Teile, vorzugsweise mindestens zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrische Teile, bevorzugt mindestens zwei identische Teile, um den Arbeitsrotationskolben und den wenigstens einen Hilfsrotationskolben an unterschiedlichen Seiten ihres Umfangs abzudecken.
– Das Gehäuse ist im Wesentlichen in einer Ebene, die durch die Achsen des Arbeitsrotationskolbens und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens aufgespannt wird, oder in einer dazu parallelen Ebene, geteilt.
– Das Gehäuse umgibt einen Synchronisationsmechanismus zur Synchronisation des Arbeitsrotationskolbens und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens.

Ein Rotationskolbenmotor nach wenigstens einer dieser Bauarten ist kompakt aufgebaut und leicht zu montieren. Im Falle eines Defekts oder Umbaus können einzelne Bauteile des Rotationskolbenmotors, insbesondere der Arbeitsrotationskolben und der Hilfsrotationskolben, leicht ausgetauscht werden.
Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn der Arbeitsrotationskolben zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Der Arbeitsrotationskolben begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern in axialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig.
– Der Arbeitsrotationskolben begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern in Umfangsrichtung zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig.
– Der Arbeitsrotationskolben begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern in radialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise radial innenseitig.
– Der Arbeitsrotationskolben ist breiter als wenigstens einer der Hilfsrotationskolben.
– Der Arbeitsrotationskolben übergreift wenigstens einen der Hilfsrotationskolben in axialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig.
– Der Arbeitsrotationskolben ist im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet.
– Das verdichtete Arbeitsgas wird zur Zündung durch den Arbeitsrotationskolben geleitet, vorzugsweise axial und/oder radial, bevorzugt radial nach innen durch den Arbeitsrotationskolben geleitet.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche mit wenigstens einer taschenförmigen Vertiefung zur Bildung wenigstens eines Kanalabschnitts und/oder wenigstens einer Zündkammer, wobei sich vorzugsweise ein Radius der Mantelfläche in Umlaufrichtung des Arbeitsrotationskolbens zu Beginn der Vertiefung sprunghaft verringert und anschließend wieder mit geringerer Steigung auf den ursprünglichen Wert ansteigt.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst zwei Seitenteile, die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und im Zwischenraum wenigstens eine der Arbeitskammern definieren, wobei wenigstens eines der Seitenteile vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen kreisförmig oder ringförmig ausgebildet ist.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst wenigstens einen Trennabschnitt, um wenigstens zwei der Arbeitskammern voneinander zu trennen, wobei sich der Trennabschnitt vorzugsweise in axialer und/oder in radialer Richtung des Arbeitsrotationskolbens erstreckt, um bevorzugt zwei Seitenteile des Arbeitsrotationskolbens zu verbinden.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst wenigstens eine Aufnahme für wenigstens eine Gasdurchgangseinrichtung.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt, die an einem Seitenteil des Arbeitsrotationskolbens miteinander verbunden sind, wobei an einem anderen Seitenteil des Arbeitsrotationskolbens zwischen dem radial inneren Abschnitt und dem radial äußeren Abschnitt eine sich in axialer Richtung öffnende Aufnahme für eine Gasdurchgangseinrichtung vorgesehen ist.
– Der Arbeitsrotationskolben bildet oder umfasst wenigstens einen Abschnitt des Kanals, der mit wenigstens einem anderen Abschnitt des Kanals, vorzugsweise einem gegenüber dem Gehäuse festgelegten Abschnitt des Kanals, derart ausrichtbar ist, dass die Kanalabschnitte kommunizieren können, wobei der Abschnitt des Kanals bevorzugt zumindest abschnittsweise durch eine Mantelfläche und/oder durch ein Seitenteil des Arbeitsrotationskolbens gebildet wird.
– Der Arbeitsrotationskolben bildet oder umfasst wenigstens einen Abschnitt des Kanals, der den Arbeitsrotationskolben durchdringt, vorzugsweise in radialer Richtung durchdringt, wobei ein Abschnitt des Kanals bevorzugt schlitzförmig ausgebildet ist und sich in Umfangsrichtung des Arbeitsrotationskolbens erstreckt, wobei bevorzugt wenigstens zwei identische Kanalabschnitte in axialer Richtung des Arbeitsrotationskolbens nebeneinander angeordnet sind.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst eine zylindermantelabschnittsförmige Abdeckung, vorzugsweise im Anschluss an ein in Drehrichtung vorderes Ende einer Trennleiste, um wenigstens eine der Arbeitskammern in radialer Richtung innenseitig zumindest abschnittsweise zu begrenzen, wobei die Abdeckung vorzugsweise nur über einen Teil des Umfangs des Arbeitsrotationskolbens verläuft, um eine Öffnung freizuhalten, die sich über wenigstens einen Teil des Umfangs des Arbeitsrotationskolbens erstreckt, so dass der Kanal über die Öffnung mit wenigstens einer der Arbeitskammern, bevorzugt wenigstens einer anderen der Arbeitskammern, kommunizieren kann.
– Der Arbeitsrotationskolben ist unsymmetrisch aufgebaut.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst Elemente zur Versteifung und/oder Elemente zur Kontrolle der Wärmeausdehnung und/oder Elemente zur Wuchtung, vorzugsweise Rippen und/oder Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften und/oder Materialausnehmungen, insbesondere Wuchtungsbohrungen.
– Der Arbeitsrotationskolben weist einen exzentrischen Schwerpunkt auf.
– Der Arbeitsrotationskolben ist gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.
– Der Arbeitsrotationskolben umfasst wenigstens eine Dichtung, insbesondere eine Dichtleiste, die vorzugsweise durch eine Feder in radialer Richtung nach außen vorgespannt ist, um einen Trennabschnitt des Arbeitsrotationskolbens gegenüber dem wenigstens einen Hilfsrotationskolben abzudichten, wobei die Dichtung bevorzugt formschlüssig an dem Arbeitsrotationskolben gesichert ist.

Ein Rotationskolbenmotor nach wenigstens einer dieser Bauarten kann gegenüber einem herkömmlichen Rotationskolbenmotor diverse Vorteile bieten, insbesondere wenn die Arbeitskammer seitlich durch den Arbeitsrotationskolben begrenzt ist. Dadurch entstehen geringere Scherkräfte zwischen dem Arbeitsgas und dem Gehäuse, weil die Kontaktfläche des Arbeitsgases zum Gehäuse minimiert wird.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn wenigstens einer der rotierenden Hilfsrotationskolben zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Der Hilfsrotationskolben ist im Gehäuse angeordnet.
– Der Hilfsrotationskolben umfasst eine Komplementärgeometrie zum Arbeitsrotationskolben,
– Der Hilfsrotationskolben wälzt dichtend am Arbeitsrotationskolben ab.
– Der Hilfsrotationskolben teilt einen Raum zwischen dem Arbeitsrotationskolben und dem Gehäuse in eine Arbeitskammer mit zunehmendem Volumen und eine Arbeitskammer mit abnehmendem Volumen.
– Der Hilfsrotationskolben wirkt mit dem Arbeitsrotationskolben derart zusammen, dass der Hilfsrotationskolben ein Arbeitsgas aus wenigstens einer der Arbeitskammern vorzugsweise vollständig verdrängt.
– Der Hilfsrotationskolben umfasst wenigstens einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines Trennabschnitts des Arbeitsrotationskolbens.
– Der Hilfsrotationskolben ist mit dem Arbeitsrotationskolben zwangsgekoppelt, vorzugsweise über ein Getriebe, bevorzugt über ein Zahnradgetriebe.
– Der Hilfsrotationskolben ist unsymmetrisch aufgebaut.
– Der Hilfsrotationskolben umfasst Elemente zur Versteifung und/oder Elemente zur Kontrolle der Wärmeausdehnung und/oder Elemente zur Wuchtung, vorzugsweise Rippen und/oder Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften und/oder Materialausnehmungen, insbesondere Wuchtungsbohrungen.
– Der Hilfsrotationskolben weist einen exzentrischen Schwerpunkt auf.
– Der Hilfsrotationskolben ist gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.
– Der Hilfsrotationskolben dreht sich mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit als der Arbeitsrotationskolben.
– Die Achsen der Hilfsrotationskolben und die Achse des Arbeitsrotationskolbens liegen in einer Ebene.

Ein Rotationskolbenmotor nach wenigstens einer dieser Bauarten erleichtert das Befüllen und Entleeren der Arbeitskammern in unterschiedlichen Betriebsphasen des Rotationskolbenmotors.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor, wobei der Kanal zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Der Kanal ist verschließbar.
– Der Kanal ist nur in einer Richtung von dem Arbeitsgas durchfließbar.
– Der Kanal ist im Wesentlichen gasdicht ausgebildet, so dass das Arbeitsgas im Wesentlichen ohne Druckverlust zwischen einer einlassseitigen und einer auslassseitigen Mündung des Kanals geführt wird.
– Der Kanal kann einlassseitig und/oder auslassseitig nur in einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, vorzugsweise in einem verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, mit wenigstens einer der Arbeitskammern kommunizieren, wobei bevorzugt der Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, in welchem der Kanal einlassseitig mit wenigstens einer der Arbeitskammern kommuniziert, unterschiedlich ist von einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, in welchem der Kanal auslassseitig mit wenigstens einer anderen der Arbeitskammern kommuniziert.
– Der Kanal kann sich einlassseitig nur zu wenigstens einer der Arbeitskammern öffnen und auslassseitig nur zu wenigstens einer anderen der Arbeitskammern öffnen, so dass ein Arbeitsgas nur aus wenigstens einer der Arbeitskammern in den Kanal einströmen kann und nur in wenigstens eine andere der Arbeitskammern aus dem Kanal ausströmen kann.
– Der Kanal verkürzt einen Weg des Arbeitsgases, wobei ein Weg durch den Kanal zwischen einer einlassseitigen und einer auslassseitigen Mündung des Kanals kürzer ist als eine Bogenlänge um die Achse des Arbeitsrotationskolbens zwischen der einlassseitigen und der auslassseitigen Mündung des Kanals.
– Der Kanal umfasst wenigstens zwei Kanalabschnitte, die aufeinander ausrichtbar sind, um miteinander kommunizieren zu können, wobei wenigstens einer der Kanalabschnitte im Gehäuse rotiert und wenigstens ein anderer der Kanalabschnitte zum Gehäuse gehört oder gegenüber dem Gehäuse festgelegt ist, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte und wenigstens einer der feststehenden Kanalabschnitte in einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, bevorzugt in einem verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, miteinander kommunizieren können, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte radial innerhalb wenigstens eines der feststehenden Kanalabschnitte angeordnet ist und/oder wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte radial außerhalb wenigstens eines der feststehenden Kanalabschnitte angeordnet ist.
– Der Kanal umfasst wenigstens zwei Gruppen von Kanalabschnitten, wobei die Kanalabschnitte einer Gruppe aufeinander ausrichtbar sind, um miteinander kommunizieren zu können, wobei wenigstens einer der Kanalabschnitte einer Gruppe im Gehäuse rotiert und wenigstens ein anderer der Kanalabschnitte einer Gruppe zum Gehäuse gehört oder gegenüber dem Gehäuse festgelegt ist, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte und wenigstens einer der feststehenden Kanalabschnitte einer Gruppe in einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, bevorzugt in einem verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens, miteinander kommunizieren können, wobei die Kanalabschnitte verschiedener Gruppen bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens vorzugsweise in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung einander nicht überlappen, wobei bevorzugt die Kanalabschnitte einer Gruppe und die Kanalabschnitte einer anderen Gruppe nur in verschiedenen Drehwinkelbereichen des Arbeitsrotationskolbens miteinander kommunizieren können, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte einer Gruppe radial innerhalb wenigstens eines der feststehenden Kanalabschnitte einer Gruppe angeordnet ist und/oder wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte einer Gruppe radial außerhalb wenigstens eines der feststehenden Kanalabschnitte einer Gruppe angeordnet ist.
– Der Kanal mündet einlassseitig und/oder auslassseitig im Wesentlichen tangential zum Umfang des Arbeitsrotationskolbens in wenigstens eine der Arbeitskammern, wobei ein Winkel, den eine Achse des Kanals zur Tangente an den Umfang des Arbeitsrotationskolbens im Bereich der Mündung beschreibt, vorzugsweise nicht größer ist als 89°, bevorzugt nicht größer ist als 45°, besonders bevorzugt nicht größer ist als 30°, und ganz besonders bevorzugt nicht größer als 15°, gemessen in oder entgegen der Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens.
– Der Kanal mündet einlassseitig und/oder auslassseitig in axialer und/oder in radialer Richtung, vorzugsweise in radialer Richtung von innen, in wenigstens eine der Arbeitskammern.
– Der Kanal geht einlassseitig von einem hinteren Ende wenigstens einer der Arbeitskammern ab.
– Der Kanal mündet auslassseitig an einem vorderen Ende in wenigstens einer der Arbeitskammern.
– Der Kanal verläuft zumindest abschnittsweise innerhalb des Arbeitsrotationskolbens, vorzugsweise entlang und/oder innerhalb einer Mantelfläche und/oder entlang oder innerhalb zumindest eines Seitenteils des Arbeitsrotationskolbens.
– Ein Querschnitt des Kanals konvergiert einlassseitig und/oder divergiert auslassseitig (in Strömungsrichtung).
– Eine auslassseitige Mündung des Kanals erstreckt sich über wenigstens 50%, vorzugsweise über wenigstens 75%, bevorzugt über 100% der axialen Länge und/oder der Umfangslänge der damit kommunizierenden Arbeitskammer.
– Eine einlassseitige Mündung des Kanals und eine auslassseitige Mündung des Kanals überlappen sich nicht in axialer Richtung und/oder nicht in radialer Richtung und/oder nicht in Umfangsrichtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens.
– Eine einlassseitige Mündung des Kanals und eine auslassseitige Mündung des Kanals sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens voneinander beabstandet.
– Eine einlassseitige Mündung des Kanals und eine auslassseitige Mündung des Kanals sind unterschiedlich groß, wobei die auslassseitige Mündung des Kanals vorzugsweise größer ist, vorzugsweise um wenigstens 50% größer ist, bevorzugt um wenigstens 100% größer ist, besonders bevorzugt um wenigstens 200% größer ist als die einlassseitige Mündung des Kanals.
– Wenigstens ein zweiter Kanal überführt ein Arbeitsgas aus wenigstens einer weiteren der Arbeitskammern in wenigstens noch eine weitere der Arbeitskammern.

Ein Rotationskolbenmotor nach wenigstens einer dieser Ausführungen hat den Vorteil, dass der Kanal bedarfsweise nur einseitig geöffnet werden kann, um das Arbeitsgas nur in einer Richtung durch den Kanal aus der Verdichtungskammer in die Expansionskammer zu leiten. Ein Rückfluss des Arbeitsgases kann dadurch auch bei sehr hohen Drehzahlen und Drücken ausgeschlossen werden. Falls ein Durchspülen des Kanals wünschenswert ist, kann vorgesehen werden, dass der Kanal zumindest vorübergehend einlassseitig und auslassseitig geöffnet ist, z. B. kurzzeitig während des Einleitens oder Verdichtens des Arbeitsgases in die bzw. in der einlassseitige(n) Arbeitskammer.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Rotationskolbenmotor wenigstens eine Zündkammer aufweist, die zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Der Kanal leitet ein Arbeitsgas durch die Zündkammer, vorzugsweise ausschließlich durch die Zündkammer.
– Die Zündkammer kommuniziert mit dem Kanal.
– Die Zündkammer ist radial innerhalb und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens angeordnet.
– Die Zündkammer ist radial innerhalb und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens ausgebildet.
– Die Zündkammer befindet sich zumindest im Zeitpunkt der Zündung wenigstens teilweise zwischen der Achse des Arbeitsrotationskolbens und der Achse wenigstens eines der Hilfsrotationskolben.
– Die Zündkammer überlappt wenigstens eine der Arbeitskammern, vorzugsweise eine mit der einlassseitigen Mündung des Kanals kommunizierende Arbeitskammer, in radialer Richtung.
– Die Zündkammer kann über wenigstens eine Öffnung mit einer Einspritzeinrichtung und/oder einer Zündeinrichtung kommunizieren, wobei die Öffnung vorzugsweise verschließbar ist, wobei bevorzugt mehrere Zündeinrichtungen auf verschiedenen Seiten der Zündkammer angeordnet sind.
– Die Zündkammer umfasst eine Kühlung, vorzugsweise eine Wasserkühlung, und/oder eine Ölschmierung, vorzugsweise eine Druckumlaufschmierung.
– Die Zündkammer ist als Ausnehmung oder Tasche des Arbeitsrotationskolbens ausgebildet.
– Die Zündkammer rotiert mit dem Arbeitsrotationskolben.
– Der Arbeitsrotationskolben rotiert um die Zündkammer.
– Die Zündkammer ist gegenüber dem Gehäuse festgelegt, vorzugsweise verstellbar gegenüber dem Gehäuse festgelegt.
– Die Zündkammer umfasst und/oder bildet einen Abschnitt des Kanals.
– Die Zündkammer befindet sich an einem auslassseitigen Ende des Kanals.
– Die Zündkammer bildet ein auslassseitiges Ende des Kanals.
– Die Zündkammer öffnet sich divergierend zu wenigstens einer der Arbeitskammern, vorzugsweise zu einem vorderen Ende wenigstens einer der Arbeitskammern.

Bei einem Rotationskolbenmotor nach einer der vorstehend genannten Ausführungen kann die Lage der Zündkammer derart optimiert werden, dass die Zündkammer über besonders kurze Gaswege über den Kanal mit einer einlassseitigen und einer auslassseitigen Arbeitskammer kommunizieren kann. Dadurch werden Energieverluste aufgrund einer Umleitung oder Umlenkung des Arbeitsgases minimiert.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn der Rotationskolbenmotor wenigstens eine Gasdurchgangseinrichtung aufweist, die wenigstens eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Der Kanal leitet ein Arbeitsgas durch die Gasdurchgangseinrichtung, vorzugsweise ausschließlich durch die Gasdurchgangseinrichtung.
– Die Gasdurchgangseinrichtung kommuniziert mit dem Kanal.
– Die Gasdurchgangseinrichtung bildet einen Teil des Gehäuses.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist von innen oder von außen am Gehäuse festgelegt.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist verstellbar am Gehäuse festgelegt.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist mechanisch justierbar oder dynamisch verstellbar, vorzugsweise durch eine Steuerung oder Regelung dynamisch verstellbar.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist in Umfangsrichtung gegenüber dem Gehäuse verdrehbar.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist koaxial zum Arbeitsrotationskolben angeordnet.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist radial und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens angeordnet.
– Die Gasdurchgangseinrichtung begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern in radialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise radial innenseitig.
– Die Gasdurchgangseinrichtung begrenzt die Zündkammer in radialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise radial außenseitig.
– Die Gasdurchgangseinrichtung umfasst die Zündkammer.
– Die Gasdurchgangseinrichtung ist vorzugsweise dichtend in eine Aufnahme des Arbeitsrotationskolbens einsetzbar, wobei vorzugsweise die Gasdurchgangseinrichtung und ein radial äußerer Abschnitt des Arbeitsrotationskolbens gemeinsam wenigstens abschnittsweise zumindest eine der Arbeitskammern definieren und/oder die Gasdurchgangseinrichtung und ein radial innerer Abschnitt des Arbeitsrotationskolbens gemeinsam wenigstens abschnittsweise zumindest eine Zündkammer definieren.
– Die Gasdurchgangseinrichtung umfasst wenigstens einen Abschnitt des Kanals, der mit wenigstens einem anderen Abschnitt des Kanals, vorzugsweise mit einem rotierenden Kanalabschnitt, bevorzugt mit einem Kanalabschnitt des Arbeitsrotationskolbens, derart ausrichtbar ist, dass die Kanalabschnitte kommunizieren können, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens.
– Die Gasdurchgangseinrichtung umfasst wenigstens zwei Abschnitte des Kanals, die abwechselnd mit jeweils wenigstens einem anderen Abschnitt des Kanals, vorzugsweise mit einem rotierenden Kanalabschnitt, bevorzugt mit einem Kanalabschnitt des Arbeitsrotationskolbens, derart ausrichtbar sind, dass die Kanalabschnitte kommunizieren können, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens.
– Die Gasdurchgangseinrichtung umfasst wenigstens zwei gegeneinander verstellbare Gasdurchgangsabschnitte, die jeweils wenigstens einen Abschnitt des Kanals umfassen, wobei die Gasdurchgangsabschnitte vorzugsweise verstellbar sind, während die Abschnitte des Kanals miteinander kommunizieren, wobei die Gasdurchgangsabschnitte bevorzugt gegeneinander verdrehbar sind.
– Die Gasdurchgangseinrichtung umfasst wenigstens einen Nachverdichter,
– Wenigstens einer der Kanalabschnitte der Gasdurchgangseinrichtung ist im Wesentlichen schlitzförmig ausgebildet und erstreckt sich in Umfangsrichtung durch eine Mantelfläche der Gasdurchgangseinrichtung.

Es kann sich als nützlich erweisen, wenn wenigstens eine der Arbeitskammern zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Wenigstens eine der Arbeitskammern bildet eine Verdichtungskammer zum Verdichten eines Arbeitsgases.
– Wenigstens eine der Arbeitskammern bildet eine Expansionskammer zum Expandieren eines Arbeitsgases.
– Wenigstens zwei der Arbeitskammern weisen in Bezug auf eine Rotationsachse des Arbeitsrotationskolbens unterschiedliche axiale und/oder radiale Abmessungen auf.
– Wenigstens zwei der Arbeitskammern weisen in einer Ebene, die eine Rotationsachse des Arbeitsrotationskolbens einschließt, unterschiedliche Querschnittsformen auf.
– In einer Ebene, die eine Rotationsachse des Arbeitsrotationskolbens einschließt, bildet eine Arbeitskammer oder Gruppe von Arbeitskammern mit der größeren Querschnittsfläche eine Verdichtungskammer oder Gruppe von Verdichtungskammern, und eine Arbeitskammer oder Gruppe von Arbeitskammern mit der kleineren Querschnittsform bildet eine Expansionskammer oder Gruppe von Expansionskammern.
– Wenigstens zwei der Arbeitskammern sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet.
– Wenigstens zwei der Arbeitskammern, vorzugsweise alle Arbeitskammern, sind in Umlaufrichtung hintereinander angeordnet.
– Wenigstens zwei der Arbeitskammern sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung überlappend angeordnet.
– Wenigstens zwei der Arbeitskammern sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung nicht überlappend angeordnet.
– Wenigstens zwei der Arbeitskammern sind in axialer Richtung zumindest abschnittsweise nebeneinander angeordnet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Rotationskolbenmotor wenigstens einen Nachverdichter auf, der zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

– Der Kanal leitet das Arbeitsgas durch den Nachverdichter, vorzugsweise ausschließlich durch den Nachverdichter, so dass das Arbeitsgas im Nachverdichter verdichtet wird.
– Der Nachverdichter kommuniziert mit dem Kanal.
– Der Nachverdichter verdichtet ein Arbeitsgas nach dem Verlassen wenigstens einer der Arbeitskammern nachzuverdichten.
– Der Nachverdichter verdichtet das Arbeitsgas vor dem Einbringen in eine andere der Arbeitskammern.
– Der Nachverdichter verdichtet das Arbeitsgas mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch.
– Der Nachverdichter verdrängt das Arbeitsgas vorzugsweise vollständig in Richtung einer auslassseitigen Arbeitskammer.
– Der Nachverdichter unterstützt das Einleiten des Arbeitsgases in eine einlassseitige Arbeitskammer durch Ansaugung des Arbeitsgases, während der Nachverdichter über den Kanal mit der einlassseitigen Arbeitskammer kommuniziert.
– Der Nachverdichter bewirkt eine Selbstzündung des Arbeitsgases durch Verdichtung.
– Der Nachverdichter umfasst einen Hubkolbenverdichter mit wenigstens einem Hubkolben und wenigstens einer Verdichtungskammer, wobei der Hubkolbenverdichter vorzugsweise an entgegen gesetzten Enden eines Hubkolbens zwei Verdichtungskammern bildet, wobei der Hubkolben bevorzugt wenigstens eine einlassseitige und/oder wenigstens eine auslassseitige Öffnung der Verdichtungskammer vorübergehend schließt und vorübergehend öffnet.
– Der Nachverdichter umfasst wenigstens einen Nocken, um vorzugsweise wenigstens einen Hubkolben des Hubkolbenverdichters zu bewegen, wobei der Nocken vorzugsweise mechanisch mit dem Arbeitsrotationskolben gekoppelt ist und/oder koaxial zum Arbeitsrotationskolben angeordnet ist, wobei sich der Nocken bevorzugt mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie der Arbeitsrotationskolben dreht.
– Der Nachverdichter ist zumindest abschnittsweise radial innerhalb und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens angeordnet.
– Der Nachverdichter bildet zumindest abschnittweise die Zündkammer.
– Das Arbeitsgas wird innerhalb des Nachverdichters gezündet.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Rotationskolbenmotors, insbesondere des Rotationskolbenmotors nach wenigstens einer der vorangehenden Ausführungen, umfassend mindestens zwei Arbeitskammern, die durch ein Gehäuse, einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben gebildet werden, wobei ein Arbeitsgas über wenigstens einen Kanal aus wenigstens einer der Arbeitskammern in wenigstens eine andere der Arbeitskammern überführbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Verdichten eines Arbeitsgases in einer wenigstens einer der Arbeitskammern;
– Einbringen des verdichteten Arbeitsgases in den Kanal; und
– Ableiten des Arbeitsgases zur Expansion in wenigstens eine andere der Arbeitskammern.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch beliebige Kombinationen der offenbarten Merkmale.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen eines Rotationskolbenmotors nach einer ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer ersten Betriebsphase.
2 zeigt eine schematische Frontansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1 in der ersten Betriebsphase.
3 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1 in einer zweiten Betriebsphase.
4 zeigt eine schematische Rückansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1 in der zweiten Betriebsphase.
5 zeigt eine schematische Explosionsansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1.
6 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer ersten Betriebsphase.
7 zeigt eine schematische Frontansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 6 in der ersten Betriebsphase.
8 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 6 in einer zweiten Betriebsphase.
9 zeigt eine schematische Rückansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 6 in der zweiten Betriebsphase.
10 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
11 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 10 in einer Betriebsphase.
12 zeigt eine schematische Frontansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 10 in einer Betriebsphase.
13 zeigt eine schematische Rückansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 10 in einer Betriebsphase.
14a–l zeigen verschiedene schematische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in verschiedenen Betriebsphasen und Arbeitstakten des Rotationskolbenmotors.
15a–c zeigen verschiedene schematische Ansichten zur Erläuterung der Verstellbarkeit des Gasdurchgangsabschnitts gegenüber dem Gehäuse des Rotationskolbenmotors nach der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Rotationskolbenmotors nach der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei das Gehäuse im Teilschnitt dargestellt ist.
17a–d zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer ersten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert.
18a–f zeigen verschiedene Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer zweiten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert.
19 zeigt eine perspektivische Ansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer zweiten Variante des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert.
20a–j zeigen verschiedene Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer vierten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert.
21a–e zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer fünften Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert.
22a–b zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer sechsten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der vierten und fünften Variante des zweiten Ausführungsbeispiels basiert basiert.
23a–c zeigen verschiedene schematische Schnittansichten durch Rotationskolbenmotoren mit verschiedenen Ausführungen von Gasdurchgangseinrichtungen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren erläutert.
Das erste Ausführungsbeispiel (1 bis 16) betrifft einen Rotationskolbenmotor mit mitlaufender Zündkammer und das zweite Ausführungsbeispiel (17 bis 21) einen Rotationskolbenmotor mit feststehender Zündkammer. Zum ersten Ausführungsbeispiel (1 bis 16) werden drei Varianten beschrieben, wobei die erste Variante (1 bis 5) einen Hilfsrotationskolben und zwei Arbeitskammern umfasst, die zweite Variante (6 bis 9) einen Hilfsrotationskolben und drei Arbeitskammern umfasst, und die dritte Variante (10 bis 16) zwei Hilfsrotationskolben und vier Arbeitskammern umfasst. Zum zweiten Ausführungsbeispiel werden sechs Varianten beschrieben. Die ersten beiden Varianten (17a–d; 18a–f) des zweiten Ausführungsbeispiels (17 bis 21) basieren im Wesentlichen auf den ersten beiden Varianten des ersten Ausführungsbeispiels und die dritte bis sechste Variante (19-22) basieren im Wesentlichen auf der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels. Insbesondere sehen die vierte (20a–j) und die sechste Variante (22a–b) des zweiten Ausführungsbeispiels vor, dass die Arbeitskammern in Umfangsrichtung und in radialer Richtung versetzt sind und sich nicht überlappen. In der fünften Variante (21a–e) des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst der Rotationskolbenmotor einen Nachverdichter mit einer Verdichtungskammer und in der sechsten Variante (22a–b) einen Nachverdichter mit zwei Verdichtungskammern. Die Merkmale der einzelnen Varianten sind beliebig untereinander austauschbar.
Erstes Ausführungsbeispiel
Das grundlegende Funktionsprinzip der Erfindung wird anhand des ersten Ausführungsbeispiels verdeutlicht. In der gesamten Beschreibung werden für vergleichbare Merkmale identische Bezugszeichen verwendet. Anstelle einer Wiederholung der Beschreibung finden sich dieselben Bezugszeichen in verschiedenen Figuren, wobei bei erneuter Verwendung derselben Bezugszeichen ggf. auf die relevanten Unterschiede zur vorangehenden Beschreibung eingegangen wird.
Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor, umfassend mindestens zwei Arbeitskammern a/a*, die durch ein Gehäuse 1, einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben 2 und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben 3 gebildet werden, wobei ein Arbeitsgas über wenigstens einen Kanal 4 aus wenigstens einer der Arbeitskammern a in wenigstens eine andere der Arbeitskammern a* überführbar ist.
Die primäre Funktion des Gehäuses 1 ist es, den Arbeitsrotationskolben 2 und den wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben 3 aufzunehmen, um die Arbeitskammern a/a* zur Verdichtung und Expansion des Arbeitsgases zu bilden. Das Arbeitsgas wird in wenigstens einer der Arbeitskammern a verdichtet, gezündet und in wenigstens einer anderen der Arbeitskammern a* expandiert. Dabei wird die Expansionsenergie des gezündeten Arbeitsgases genutzt, um den Arbeitsrotationskolben 2 nach dem Prinzip einer Turbine anzutreiben. Die Antriebsleistung des Arbeitsrotationskolbens 2 kann insbesondere an einer Arbeitswelle 20 abgegriffen werden, um bspw. ein Kraftfahrzeug anzutreiben.
Das Gehäuse 1 umfasst wenigstens einen Einlass 11 (vgl. 14a–l), um das Arbeitsgas in wenigstens eine der Arbeitskammern a/a* einzubringen und wenigstens einen Auslass 12 (vgl. 14a–l), um das Arbeitsgas aus wenigstens einer der Arbeitskammern a/a* abzuleiten. Über ein Ventil kann der Einlass 11 gleichzeitig als Auslass 12 dienen. Der besseren Übersicht halber sind das Gehäuse 1, der Einlass 11 und der Auslass 12 in einer Vielzahl von Figuren nicht dargestellt.
Wie bspw. in 16 zu sehen ist, ist das Gehäuse 1 vorzugsweise derart ausgebildet, dass es in einer Ebene senkrecht zur Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 an seiner Außenseite eine Krümmung 13 um die Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 und wenigstens eine Krümmung 14 um die Achse wenigstens eines der Hilfsrotationskolben 3 aufweist. Die Krümmung 13 um die Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 kann eine Bogenlänge von ca. 120° umfassen. Die Krümmung 14 um die Achse wenigstens eines der Hilfsrotationskolben 3 weist bspw. eine Bogenlänge von wenigstens 240° auf. Diese Bauart erweist sich als besonders kompakt. An der Außenseite des Gehäuses 1 können Kühlrippen vorgesehen sein, die vorzugsweise die oben beschriebenen Krümmungen 13, 14 aufweisen oder definieren (vgl. 20i, j).
Das Gehäuse 1 ist vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer Ebene aufgebaut, die durch die Achsen des Arbeitsrotationskolbens 2 und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens 3 aufgespannt wird, und ist in dieser Ebene geteilt. Zwei identische Gehäuseteile 15 sind in der Ebene der Achsen des Arbeitsrotationskolbens 2 und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens 3 verbindbar, um den Arbeitsrotationskolben 2 und den wenigstens einen Hilfsrotationskolben 3 an unterschiedlichen Seiten ihres Umfangs abzudecken, so dass die Arbeitswelle 20 des Arbeitsrotationskolbens 2 und die Hilfswellen 30 der Hilfsrotationskolben 3 einfach zugänglich und montierbar sind.
Der Arbeitsrotationskolben 2 und der wenigstens eine Hilfsrotationskolben 3 sind gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet, um die Arbeitskammern a/a* zu bilden. Im ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Arbeitsrotationskolben 2 eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche 21 mit wenigstens einer taschenförmigen Vertiefung zur Bildung wenigstens einer Zündkammer 43. Die taschenförmige Vertiefung ist dadurch gebildet, dass sich ein Radius der Mantelfläche 21 in Umlaufrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 zu Beginn der Vertiefung sprunghaft verringert und anschließend wieder mit geringerer Steigung auf den ursprünglichen Wert ansteigt. Zwei Seitenteile 22, 23 des Arbeitsrotationskolben 2 sind in axialer Richtung voneinander beabstandet und durch wenigstens ein Trennabschnitt 24 verbunden. Zwischen den Seitenteilen 22, 23 begrenzt der Arbeitsrotationskolben 2 die Arbeitskammern a/a* in axialer Richtung beidseitig, und in Umfangsrichtung zumindest einseitig durch den Trennabschnitt 24. Das eine Seitenteil 22 ist im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet, während das andere Seitenteil 23 im Wesentlichen ringförmig ist. Ein radial innerer Abschnitt 2a des Arbeitsrotationskolbens 2 ist an dem einen Seitenteil 22 mit einem radial äußeren Abschnitt 2b des Arbeitsrotationskolbens 2 verbunden, um an dem anderen Seitenteil 23 zwischen dem radial inneren Abschnitt 2a und dem radial äußeren Abschnitt 2b eine sich in axialer Richtung öffnende Aufnahme 25 für eine gegenüber dem Gehäuse 1 verstellbar festlegbare Gasdurchgangseinrichtung 5 zu bilden. Radial außerhalb der Aufnahme 25 und der Mantelfläche 21 verläuft eine zylindermantelabschnittsförmige Abdeckung 26 zwischen den Seitenteilen 22, 23 im Anschluss an ein in Drehrichtung vorderes Ende der Trennleiste 24, um die Verdichtungskammer a in radialer Richtung innenseitig zumindest abschnittsweise zu begrenzen. Die Abdeckung 26 verläuft nur über einen Teil des Umfangs des Arbeitsrotationskolbens 2, um eine Öffnung 45 freizuhalten, die sich über wenigstens einen Teil des Umfangs des Arbeitsrotationskolbens 2 erstreckt, so dass der Kanal 4 über die Öffnung 45 mit der Expansionskammer a* kommunizieren kann.
Die Gasdurchgangseinrichtung 5 (vgl. 10) ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und verstellbar am Gehäuse 1 festlegbar sowie über eine Steuereinrichtung und Stelleinrichtung in Umfangsrichtung gegenüber dem Gehäuse 1 verdrehbar. Die Gasdurchgangseinrichtung 5 ist dichtend in der Aufnahme 25 zwischen dem radial inneren Abschnitt 2a und dem radial äußeren Abschnitt 2b des Arbeitsrotationskolbens 2 einsetzbar und koaxial zum Arbeitsrotationskolben 2 anordenbar, um die Mantelfläche 21 des Arbeitsrotationskolbens 2 zu umgeben und um zwischen der Mantelfläche 21 und den Seitenteilen 22, 23 eine Zündkammer 43 zu bilden. Die Zündkammer 43 ist axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens 2 im Wesentlichen taschenförmig ausgebildet und rotiert mit dem Arbeitsrotationskolben 2 radial innerhalb der Gasdurchgangseinrichtung 5.
Der Hilfsrotationskolben 3 umfasst eine Komplementärgeometrie zum Arbeitsrotationskolben 2, um dichtend am Arbeitsrotationskolben 2 abzuwälzen und einen Raum zwischen dem Arbeitsrotationskolben 2 und dem Gehäuse 1 in eine Arbeitskammer a* mit zunehmendem Volumen und eine Arbeitskammer a mit abnehmendem Volumen zu teilen. Dabei wirkt der Hilfsrotationskolben 3 mit dem Arbeitsrotationskolben 2 derart dichtend zusammen, dass ein Arbeitsgas aus der Arbeitskammer a mit abnehmendem Volumen vollständig verdrängt werden kann. Der Trennabschnitt 24 des Arbeitsrotationskolbens 2 ist in einem Aufnahmeabschnitt 32 des Hilfsrotationskolbens 3, der gegenüber einer im Wesentlichen zylindrischen oder zylinderabschnittsförmigen Mantelfläche 30 des Hilfsrotationskolben 3 radial nach innen zurückgesetzt ist, dichtend aufnehmbar. Der Hilfsrotationskolben 3 ist vorzugsweise über ein Zahnradgetriebe mit dem Arbeitsrotationskolben 2 zwangsgekoppelt, so dass die Drehgeschwindigkeiten des Arbeitsrotationskolbens 2 und des Hilfsrotationskolben 3 aufeinander abgestimmt sind. Auch andere Synchronisationsmechanismen (z. B. Zahnriemen, Königswelle, etc.) sind vorstellbar. Der Synchronisationsmechanismus ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet.
Der Kanal 4 kann ein Arbeitsgas aus wenigstens einer der Arbeitskammern a in wenigstens eine andere der Arbeitskammern a* überführen und ist nur in einer Richtung von dem Arbeitsgas durchfließbar, nämlich von einer Verdichtungskammer a in eine Expansionskammer a*. Dazu ist der Kanal 4 einlassseitig und auslassseitig derart verschließbar, dass der Kanal 4 zu einem Zeitpunkt jeweils nur mit einer der Arbeitskammern a/a* kommunizieren kann oder ein Arbeitsgas vorübergehend in dem Kanal 4 einschließbar ist. Insbesondere kann der Kanal 4 einlassseitig nur in einem bestimmten Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens 2 mit der Verdichtungskammer a kommunizieren und auslassseitig nur in einem davon unterschiedlichen Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens 2 mit der Expansionskammer a* kommunizieren. Um ein unbeabsichtigtes Überströmen des Arbeitsgases zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn sich der Kanal 4 einlassseitig ohnehin nur zur Verdichtungskammer a öffnen kann und auslassseitig nur zur Expansionskammer a* öffnen kann, so dass das Arbeitsgas nur aus der Verdichtungskammer a in den Kanal 4 einströmen kann und aus dem Kanal 4 nur in die Expansionskammer a* aus dem Kanal 4 ausströmen kann. Zu diesem Zweck umfasst der Kanal 4 verschiedene Kanalabschnitte 41, 42, 43, 44, 45 von denen wenigstens zwei Kanalabschnitte 41, 42 bzw. 44, 45 gleichzeitig aufeinander ausrichtbar sind, um miteinander kommunizieren zu können. Dabei rotieren einige der Kanalabschnitte 41, 45 während andere Kanalabschnitte 42, 44 gegenüber dem Gehäuse 1 festgelegt sind.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 4 abschnittsweise in den Seitenteilen 22, 23 des Arbeitsrotationskolbens 2 ausgebildet und geht einlassseitig im Wesentlichen tangential zum Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 von einem in Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 hinteren Ende der Verdichtungskammer a ab.
In Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 gesehen erstreckt sich ein erster Kanalabschnitt 41 ausgehend von der einlassseitigen Mündung mit im Wesentlichen konvergierendem Querschnitt näherungsweise spiralförmig mit abnehmendem Radius in axialer und radialer Richtung in die Seitenteile 22, 23 hinein. Die einlassseitige Mündung des Kanals 4, die durch den ersten Kanalabschnitt 41 gebildet wird, ist gut in den 10 und 11 zu erkennen. Ein Winkel, den eine Achse des Kanals 4 zur Tangente an den Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 im Bereich der einlassseitigen Mündung beschreibt, ist vorzugsweise nicht größer als 15°, gemessen in oder entgegen der Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2.
Ein zweiter Kanalabschnitt 42, der durch die Gasdurchgangseinrichtung 5 führt, ist in einem verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens 2 einerseits mit dem ersten Kanalabschnitt 41 des Arbeitsrotationskolbens 2 und andererseits mit der Zündkammer 43, die einen dritten Kanalabschnitt 43 bildet, ausrichtbar, um ein Arbeitsgas aus der Verdichtungskammer a in die Zündkammer 43 zu überführen.
Der Kanal 4 führt durch den zweiten Kanalabschnitt 42 in die Zündkammer 43; diese bildet einen dritten Kanalabschnitt und öffnet sich divergierend zu einem vorderen Ende der Expansionskammer a*, wo das gezündete Arbeitsgas expandiert wird.
Ein vierter Kanalabschnitt 44, der ebenfalls durch die Gasdurchgangseinrichtung 5 führt, ist in einem anderen verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens 2 einerseits mit der Zündkammer 43 und andererseits mit der Öffnung 45 der Expansionskammer a* ausrichtbar, um das Arbeitsgas aus der Zündkammer 43 in die Expansionskammer a* abzuleiten. Die Drehwinkelbereiche können individuell oder gemeinsam einstellbar und verstellbar sein.
Die Öffnung 45 des Arbeitsrotationskolbens 2 bildet den fünften Kanalabschnitt.
Die Kanalabschnitte 42, 44 sind im Wesentlichen schlitzförmig ausgebildet und erstrecken sich in Umfangsrichtung durch eine Mantelfläche 50 der Gasdurchgangseinrichtung 5. Dabei bilden der erste und der zweite Kanalabschnitt 41, 42 sowie der vierte und der fünfte Kanalabschnitt 44, 45 zwei Gruppen von Kanalabschnitten 41, 42; 44, 45, die im vorliegenden Fall zumindest in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und somit nur in verschiedenen Drehwinkelbereichen des Arbeitsrotationskolbens 2 miteinander kommunizieren können.
Der Kanal 4 mündet auslassseitig im Wesentlichen tangential zum Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 in die Expansionskammer a*, so dass möglichst wenig Energie durch Umlenkung des Arbeitsgases verloren geht. Ein Winkel, den eine Achse des Kanals 4 zur Tangente an den Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 im Bereich der auslassseitigen Mündung beschreibt, beträgt bspw. 15°. Der Kanal 4 mündet auslassseitig an einem vorderen Ende in Umfangsrichtung und in radialer Richtung von innen in die Expansionskammer a*, um die Expansionsenergie des Arbeitsgases nahezu ohne Umlenkung in Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 abzuleiten. In der Strömungsrichtung divergiert ein Querschnitt des Kanals 4 auslassseitig, so dass das Arbeitsgas vor der Zündkammer 43 weiter verdichtet wird und nach der Zündkammer bereits expandieren kann. Die Öffnung 45, welche die auslassseitige Mündung des Kanals 4 bildet, erstreckt sich über die gesamte Breite bzw. die gesamte axiale Länge der Expansionskammer a* und ist um ein Vielfaches größer als die einlassseitige Mündung des Kanals 4, um das Arbeitsgas möglichst schnell und ohne Energieverlust in die Expansionskammer a* ableiten zu können. Dadurch, dass sich die einlassseitige Mündung des Kanals 4 und die auslassseitige Mündung des Kanals 4 in Umfangsrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 nicht überlappen und vielmehr um einen Drehwinkel von wenigstens 20° voneinander beabstandet sind, kann ein Rückströmen des Arbeitsgases aus der Expansionskammer a* in die Verdichtungskammer a stets verhindert werden.
Das Arbeitsgas wird in der Zündkammer 43 durch einen Zünder 6 gezündet, der gegenüber dem Gehäuse 1 festgelegt ist und z. B. über schlitzförmige, verschließbare Öffnungen mit der Zündkammer 43 kommunizieren kann.
1 zeigt nun eine schematische Seitenansicht von Teilen eines Rotationskolbenmotors nach der ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer ersten Betriebsphase, um den Verdichtungsvorgang und das Befüllen der Zündkammer 43 zu erläutern. In der gewählten Ansicht dreht sich der Arbeitsrotationskolben 2 im Uhrzeigersinn und der Hilfsrotationskolbens 3 im Gegenuhrzeigersinn. Die Drehrichtungen der Kolben sind auch in den folgenden Figuren ggf. durch Pfeile angezeigt. Bezogen auf eine Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 befindet sich die Trennleiste 24 in 1 nährungsweise in 9-Uhr-Stellung und der Hilfsrotationskolben 3 nährungsweise in 12-Uhr-Stellung. Der Hilfsrotationskolben 3 teilt einen Raum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Arbeitsrotationskolben 2 in die Verdichtungskammer a, deren Volumen sich bei Drehung des Arbeitsrotationskolbens 2 verringert, und die Expansionskammer a*, deren Volumen sich bei Drehung des Arbeitsrotationskolbens 2 vergrößert. Im dargestellten Zustand kommuniziert der erste Kanalabschnitt (41, vgl. 2) mit dem zweiten Kanalabschnitt 42 und der Zündkammer 43, so dass das in der Verdichtungskammer a verdichtete Arbeitsgas über den Kanal 4 in die Zündkammer 43 geleitet wird. In der dargestellten Drehstellung ist der Kanal 4 auslassseitig bzw. zur Seite der Expansionskammer a* verdeckt und somit geschlossen, so dass das verdichtete Arbeitsgas nicht aus der Zündkammer 43 entweichen kann.
2 zeigt eine schematische Frontansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1 in der ersten Betriebsphase. Die Pfeile verdeutlichen die Strömung des verdichteten Arbeitsgases aus der Verdichtungskammer a in die Zündkammer 43.
3 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1 in einer zweiten Betriebsphase, um den Expansionsvorgang und das Entleeren der Zündkammer 43 zu erläutern. Im dargestellten Zustand kommuniziert die Zündkammer 43 mit dem vierten Kanalabschnitt 44 und der Öffnung 45 (vgl. 4), so dass das in der Zündkammer 43 gezündete Arbeitsgas über den Kanal 4 in die Expansionskammer a* abgeleitet wird. In der dargestellten Drehstellung ist der Kanal 4 einlassseitig bzw. zur Seite der Verdichtungskammer a verdeckt und somit geschlossen, so dass das gezündete Arbeitsgas nicht in die Verdichtungskammer a entweichen kann.
4 zeigt eine schematische Rückansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1 in der zweiten Betriebsphase. Die Pfeile verdeutlichen die Strömung des verdichteten Arbeitsgases aus der Zündkammer 43 in die Expansionskammer a*.
5 zeigt eine schematische Explosionsansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 1.
6 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer ersten Betriebsphase, um den Verdichtungsvorgang und das Befüllen der Zündkammer 43 zu erläutern. Abweichend von der ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels umfasst der Arbeitsrotationskolben 2 in dieser zweiten Variante zwei Trennleisten 24 und der Hilfsrotationskolben 3 zwei Aufnahmeabschnitte 32. Ferner erstreckt sich in dieser zweiten Variante die Abdeckung 26 über den halben Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 zwischen zwei Trennleisten 24, wobei in axialer Richtung zwischen der Abdeckung 26 und jedem der beiden Seitenteile 22, 23 eine schlitzförmige Öffnung 41 über den halben Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 verläuft. Die schlitzförmigen Öffnungen 41 bilden gemeinsam den ersten Kanalabschnitt 41. Die Öffnung 45, welche den fünften Kanalabschnitt 45 bildet, erstreckt sich über den anderen halben Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 über die gesamte axiale Länge des Arbeitsrotationskolbens 2 zwischen den Seitenteilen 22, 23, ohne jedoch die Öffnungen 41 in axialer Richtung zu überlappen. In dieser Umfangshälfte des Arbeitsrotationskolbens 2 weisen die Innenseiten der Seitenteile 22, 23 einen geringeren axialen Abstand auf als in der anderen Umfangshälfte. Der Arbeitsrotationskolben 2 und der Hilfsrotationskolben 3 sind dadurch unsymmetrisch aufgebaut und weisen einen exzentrischen Schwerpunkt auf. Der Schwerpunkt kann ggf. durch Wuchtungsbohrungen wieder auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 ausgerichtet werden, wobei gleichzeitig eine Gewichtsverringerung erzielbar ist. Der zweite Kanalabschnitt 42 und der vierte Kanalabschnitt 44 sind, ähnlich wie in der ersten Variante, derart in dem Gasdurchgangsabschnitt 5 ausgebildet, um in einem verstellbaren Drehwinkelbereich mit dem ersten Kanalabschnitt 41 kommunizieren zu können bzw. in einem anderen verstellbaren Drehwinkelbereich mit dem fünften Kanalabschnitt 45 kommunizieren zu können. Der Hilfsrotationskolben 3 weist auch in dieser Variante eine Komplementärgeometrie auf, um dichtend an dem Arbeitsrotationskolben 2 abzuwälzen. In der gewählten Ansicht dreht sich der Arbeitsrotationskolben 2 wiederum im Uhrzeigersinn und der Hilfsrotationskolben 3 im Gegenuhrzeigersinn. Bezogen auf eine Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 befinden sich die Trennabschnitte 24 in 6 näherungsweise in 9-Uhr-Stellung und 15-Uhr-Stellung und der Hilfsrotationskolben 3 näherungsweise in 12-Uhr-Stellung. Der Hilfsrotationskolben 3 teilt einen Raum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Arbeitsrotationskolben 2 in die Verdichtungskammer a und die Expansionskammer a*, wobei zwischen den Trennabschnitten 24 auf der von dem Hilfsrotationskolben 3 abweisenden Seite des Arbeitsrotationskolbens 2 eine weitere Arbeitskammer b ausgebildet ist. Im dargestellten Zustand kommuniziert der erste Kanalabschnitt (41, vgl. 7) mit dem zweiten Kanalabschnitt 42 und der Zündkammer 43, so dass das in der Verdichtungskammer a verdichtete Arbeitsgas über den Kanal 4 in die Zündkammer 43 geleitet wird. In der dargestellten Drehstellung ist der Kanal 4 auslassseitig bzw. zur Seite der Expansionskammer a* verdeckt und geschlossen, so dass das verdichtete Arbeitsgas nicht aus der Zündkammer 43 entweichen kann.
7 zeigt eine schematische Frontansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 6 in der ersten Betriebsphase.
8 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 6 in einer zweiten Betriebsphase, um den Expansionsvorgang und das Entleeren der Zündkammer 43 zu erläutern. Im dargestellten Zustand kommuniziert die Zündkammer 43 mit dem vierten Kanalabschnitt 44 und der Öffnung 45 (vgl. 9), so dass das in der Zündkammer 43 gezündete Arbeitsgas über den Kanal 4 in die Expansionskammer a* abgeleitet wird. In der dargestellten Drehstellung ist der Kanal 4 einlassseitig bzw. zur Seite der Verdichtungskammer a verdeckt und somit geschlossen, so dass das gezündete Arbeitsgas nicht in die Verdichtungskammer a entweichen kann.
9 zeigt eine schematische Rückansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 6 in der zweiten Betriebsphase.
10 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors 1 nach einer dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ähnlich wie in der zweiten Variante umfasst der Arbeitsrotationskolben 2 in dieser dritten Variante zwei Trennleisten 24. Allerdings sind zwei Hilfsrotationskolben 3 mit jeweils einem Aufnahmeabschnitt 32 vorgesehen. Beide Hilfsrotationskolben 3 weisen jeweils eine Komplementärgeometrie auf, um dichtend an dem Arbeitsrotationskolben 2 abzuwälzen, und sind über bspw. Zahnradgetriebe (nicht dargestellt) mit dem Arbeitsrotationskolben 2 zwangsgekoppelt, wobei die Achsen des Arbeitsrotationskolben 2 und der Hilfsrotationskolben 3 in einer Ebene liegen. Dadurch ergeben sich insgesamt vier Arbeitskammern a/a*, b/b* bzw. zwei Verdichtungskammern a, b und zwei Expansionskammern a*, b*. Abweichend von den beiden vorangehenden Varianten weist der Arbeitsrotationskolben 2 zwei taschenförmige Vertiefungen zur Bildung zweier identischer Zündkammern 43 auf, die in Umfangsrichtung um 180° versetzt sind. Der Rotationskolbenmotor nach einer dritten Variante umfasst zwei getrennte Kanäle 4, um je eine der Verdichtungskammern a, b mit je einer der Expansionskammern a*, b* zu kommunizieren. Dazu sind die im Arbeitsrotationskolben 2 ausgebildeten Kanalabschnitte 41, 43, 45 gegenüber der ersten Variante im Wesentlichen verdoppelt und um 180° versetzt zueinander angeordnet. Die Öffnung 45, welche den fünften Kanalabschnitt 45 bildet, erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Arbeitsrotationskolbens 2 zwischen den Seitenteilen 22, 23 und zwischen je zwei Trennabschnitten 24, ohne die Öffnungen 41 in axialer Richtung zu überlappen. Abweichend von der zweiten Variante weisen die Innenseiten der Seitenteile 22, 23 in beiden Umfangshälften des Arbeitsrotationskolbens 2 denselben Abstand auf. Die Öffnungen 41 sind ähnlich wie in der ersten Variante in den Seitenteilen 22, 23 ausgebildet und bilden den ersten Kanalabschnitt 41. Der zweite Kanalabschnitt 42 und der vierte Kanalabschnitt 44 sind, ähnlich wie in den beiden vorangehenden Varianten, derart in dem Gasdurchgangsabschnitt 5 ausgebildet, um in einem verstellbaren Drehwinkelbereich mit dem ersten Kanalabschnitt 41 jedes Kanals 4 kommunizieren zu können und in einem anderen verstellbaren Drehwinkelbereich mit dem fünften Kanalabschnitt 45 jedes Kanals 4 kommunizieren zu können. Dabei ist der Gasdurchgangsabschnitt 5 aber derart ausgebildet, dass das Arbeitsgas bei einer Umdrehung des Arbeitsrotationskolbens 2 nur einmal von einer Arbeitskammer in einer andere Arbeitskammer überführt wird, so dass bei einer Umdrehung des Arbeitsrotationskolbens 2 insgesamt vier verschiedene Arbeitstakte ausgeführt werden, wobei die vier Arbeitskammern a/a*, b/b* je eine Ansaugkammer b*, eine Verdichtungskammer a, eine Expansionskammer a* und eine Ausstoßkammer b bilden.
11 zeigt eine schematische Seitenansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach 10 in einer Betriebsphase, um den Verdichtungsvorgang und zugleich den Expansionsvorgang zu erläutern, die zeitgleich ausgeführt werden. In der gewählten Ansicht dreht sich der Arbeitsrotationskolben 2 im Uhrzeigersinn und die Hilfsrotationskolben 3 im Gegenuhrzeigersinn. Bezogen auf eine Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 befinden sich die Trennabschnitte 24 in 11 näherungsweise in 9-Uhr-Stellung und 15-Uhr-Stellung und die Hilfsrotationskolben 3 näherungsweise in 12-Uhr-Stellung und 18-Uhr-Stellung. Die Hilfsrotationskolben 3 teilen die beiden Räume zwischen dem Gehäuse 1 und dem Arbeitsrotationskolben 2 in jeweils zwei Kammern a/a*, b/b*. Auf der 9-Uhr-Seite des Arbeitsrotationskolbens 2 (vgl. 12) kommuniziert der erste Kanalabschnitt (41, vgl. 7) des einen Kanals 4 mit dem zweiten Kanalabschnitt 42 und der Zündkammer 43 desselben Kanals 4, so dass das in der Verdichtungskammer a verdichtete Arbeitsgas über den Kanal 4 in die Zündkammer 43 geleitet wird. In der dargestellten Drehstellung ist dieser Kanal 4 auslassseitig bzw. zur Seite der Expansionskammer b* verdeckt und geschlossen, so dass das verdichtete Arbeitsgas nicht aus der Zündkammer 43 entweichen kann. Auf der 15-Uhr-Seite des Arbeitsrotationskolbens 2 (vgl. 13) kommuniziert gleichzeitig die andere Zündkammer 43 des anderen Kanals 4 mit dem vierten Kanalabschnitt 44 und der Öffnung 45 des anderen Kanals 4, so dass das in der Zündkammer 43 gezündete Arbeitsgas über den Kanal 4 in die Expansionskammer a* abgeleitet wird. In der dargestellten Drehstellung ist der andere Kanal 4 einlassseitig bzw. zur Seite der Verdichtungskammer b verdeckt und somit geschlossen, so dass das gezündete Arbeitsgas nicht in die Verdichtungskammer b entweichen kann.
14a–i zeigen schematische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in verschiedenen Betriebsphasen des Rotationskolbenmotors, um die Arbeitstakte des Rotationskolbenmotors näher zu erläutern.
14a zeigt, wie das Arbeitsgas über den Einlass 11 in die Ansaugkammer b* eingeleitet wird, wobei sich die Ansaugkammer b* bei der weiteren Drehung des Arbeitsrotationskolbens 2 füllt (vgl. 14b–c). Das Arbeitsgas ist durch die schraffierte Fläche dargestellt.
Bei voranschreitender Drehung des Arbeitsrotationskolbens 2 durchläuft der Trennabschnitt 24A den Aufnahmeabschnitt 32 des Hilfsrotationskolbens 3, wobei die das Arbeitsgas enthaltende Arbeitskammer a* nun ihr Volumen verringert und als Verdichtungskammer a* bezeichnet wird.
Bei weiter voranschreitender Drehung des Arbeitsrotationskolbens 2 wird das Arbeitsgas in der Verdichtungskammer a* zunehmend komprimiert, und, sobald der Trennabschnitt 24B eine erste vorgegebene Drehwinkelstellung α1 erreicht (vgl. 14d), über den sich einlassseitig öffnenden Kanal 4 in der vorstehend beschriebenen Weise in die Zündkammer 43 überführt. Sobald der Trennabschnitt 24B eine zweite vorgegebene Drehwinkelstellung α2 erreicht (vgl. 14f), schließt sich der Kanal 4 einlassseitig und sperrt das Arbeitsgas in der Zündkammer 43 ein.
In der in 14g gezeigten Drehstellung wird das Arbeitsgas über den Zünder 6 in der Zündkammer 43 gezündet.
Wenn der Trennabschnitt 24B eine dritte vorgegebene Drehwinkelstellung α3 erreicht (vgl. 14h), öffnet sich der Kanal 4 auslassseitig, um das gezündete und expandierende Arbeitsgas im Wesentlichen tangential an den Umfang des Arbeitsrotationskolbens 2 in die Expansionskammer a* abzuleiten. Die Expansionsenergie des expandierenden Arbeitsgases treibt den Trennabschnitt 24B und damit den Arbeitsrotationskolben 2 in Drehrichtung an.
Erst wenn der Trennabschnitt 24B eine vierte vorgegebene Drehwinkelstellung α4 überschreitet (vgl. 14i), kann das Arbeitsgas aus dem Auslass 12 abfließen.
Bei weiter voranschreitender Drehung des Arbeitsrotationskolbens 2 durchläuft der Trennabschnitt 24B den Aufnahmeabschnitt 32 des zweiten Hilfsrotationskolbens 3, wobei die das Arbeitsgas enthaltende Arbeitskammer a* nun wiederum ihr Volumen verringert und als Ausstoßkammer b bezeichnet wird. Das Arbeitsgas wird aus der Ausstoßkammer b herausgedrückt (vgl. 14j–l). Anschließend kann der Kreislauf ausgehend von dem Zustand gemäß 14a von Neuem beginnen.
15a–c zeigen verschiedene schematische Ansichten zur Erläuterung der Verstellbarkeit des Gasdurchgangsabschnitts 5 gegenüber dem Gehäuse 1 des Rotationskolbenmotors nach der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 15a zeigt eine schematische Seitenansicht des Rotationskolbenmotors aus den 14a–l, wobei angezeigt ist, dass durch Drehung des Gasdurchgangsabschnitts 5 gegenüber dem Gehäuse 1 des Rotationskolbenmotors um die Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 der Drehwinkelbereich α1–α2, in welchem der Kanal 4 einlassseitig mit der Verdichtungskammer a kommunizieren kann, und der Drehwinkelbereich α3–α4, in welchem der Kanal 4 auslassseitig mit der Expansionskammer a* kommunizieren kann, gemeinsam verstellbar sind. So können die Drehwinkel α1, α2, α3, α4 durch Drehung des Gasdurchgangsabschnitts 5 gegenüber dem Gehäuse 1 in und entgegen der Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 um einen Winkel Δα zwischen ersten Extremwerten α11, α21, α31, α41 und zweiten Extremwerten α12, α22, α32, α42 verstellt werden. Wie in den 15b–c zu erkennen ist, verschiebt sich durch Drehung des Gasdurchgangsabschnitts 5 gegenüber dem Gehäuse 1 in der Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 u. a. der zweite Kanalabschnitt 44 aus einer ersten Stellung (15b) um einen Winkel Δα weiter in der Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 in eine zweite Stellung (15c), so dass sich der Kanal 4 auslassseitig später öffnet und das gezündete Arbeitsgas später in die Expansionskammer a* ableitet. Durch Variation der Drehwinkelbereiche α1–α2 und α3–α4 kann der Wirkungsgrad des Rotationskolbenmotors in verschiedenen Lastfällen oder Drehzahlbereichen optimiert werden. Vorzugsweise wird die Drehung des Gasdurchgangsabschnitts 5 gegenüber dem Gehäuse 1 durch eine Steuerung und/oder eine Regelung in Abhängigkeit von diversen Betriebsparametern des Rotationskolbenmotors, z. B. eine Drehzahl oder ein Drehmoment des Arbeitsrotationskolbens 2, bewerkstelligt.
Zweites Ausführungsbeispiel
Der maßgebliche Unterschied des zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht im Wesentlichen darin, dass die Zündkammer 43 gegenüber dem Gehäuse 1 festgelegt ist und der Arbeitsrotationskolben 2 um die Zündkammer 43 rotiert. Dabei ist der Arbeitsrotationskolben 2 im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet, wobei das verdichtete Arbeitsgas zur Zündung durch den Arbeitsrotationskolben 2 radial nach innen durch den Arbeitsrotationskolben 2 in die Zündkammer 43 geleitet wird. Die Zündkammer 43 ist in der gegenüber dem Gehäuse 1 verstellbar festgelegten Gasdurchgangseinrichtung 5 ausgebildet.
Die 17a–d zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer ersten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert. Die Funktionsweise dieser Variante ist im Wesentlichen identisch zur Funktionsweise der ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, dass die Zündkammer 43 am Gehäuse 1 festgelegt ist. In den schematischen Ansichten ist gut zu erkennen, dass ein Weg durch den Kanal 4 zwischen einer einlassseitigen Mündung und einer auslassseitigen Mündung des Kanals 4 kürzer ist als eine Bogenlänge um die Achse des Arbeitsrotationskolbens 2 zwischen der einlassseitigen und der auslassseitigen Mündung des Kanals 4, so dass der Kanal 4 einen Weg des Arbeitsgases verkürzt.
Die 18a–f zeigen verschiedene Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer zweiten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert. In dieser Variante weisen die Arbeitskammern unterschiedliche Querschnittsformen auf, wobei die Arbeitskammer mit der größeren Querschnittsform die Verdichtungskammer bildet. Der Arbeitsrotationskolben 2 ist im Prinzip identisch wie in der zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet und rotiert um die Gasdurchgangseinrichtung 5. In der in 18a gezeigten Drehstellung kann der Kanal 4 einlassseitig über den ersten Kanalabschnitt 41 und den zweiten Kanalabschnitt 42 mit der Verdichtungskammer kommunizieren. Anders als in der zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist der zweite Kanalabschnitt 42 nicht schlitzförmig ausbildet, sondern umfasst im Wesentlichen zwei kreisförmige Öffnungen, die sich von einer Mantelfläche 50 in die Gasdurchgangseinrichtung 5 erstrecken. In 18b ist zu erkennen, wie der Kanal 4 auslassseitig über den vierten Kanalabschnitt 44 und den fünften Kanalabschnitt 45 mit der Expansionskammer kommunizieren kann. Die Form des vierten Kanalabschnitts 44 unterscheidet sich geringfügig gegenüber der zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels. Allerdings erfolgen der Verdichtungsvorgang und der Expansionsvorgang jeweils analog zum ersten Ausführungsbeispiel, Die 18c–f entsprechen in ihren Darstellungen im Wesentlichen den 6–9.
19 zeigt eine perspektivische Ansicht von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer dritten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert. Dabei umfasst der Rotationskolbenmotor einen Arbeitsrotationskolben 2 und zwei Hilfsrotationskolben 3 mit jeweils zwei Aufnahmeabschnitten 32. Das grundlegende Funktionsprinzip ist identisch zum ersten Ausführungsbeispiel.
20a–j zeigen verschiedene Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer vierten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert. In 20a sind Teile des Rotationskolbenmotors explosionsartig dargestellt, so dass der Aufbau und das Zusammenwirken dieser Teile besonders gut erkennbar sind. Die Besonderheit dieser Variante liegt darin, dass die Arbeitskammern in axialer Richtung des Arbeitsrotationskolbens 2 voneinander beabstandet sind und sich in Umfangsrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 nicht überlappen. Zudem sind die Arbeitskammern in radialer Richtung leicht versetzt, so dass das Arbeitsgas in axialer Richtung aus der Verdichtungskammer in die einlassseitige Mündung des Kanals 4 geführt werden kann. Die Hilfsrotationskolben 3 weisen entsprechende Komplementärgeometrien auf, um dichtend an dem Arbeitsrotationskolben 2 abzuwälzen. Die Aufnahmeabschnitte 32 erstrecken sich dabei über wenigstens die halbe Umfangslänge der Hilfsrotationskolben 3. In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, dass der Arbeitsrotationskolben 2 und die Hilfsrotationskolben 3 zur Versteifung, Gewichtsverringerung und Wuchtung präzise definierte Hohlräume zwischen rippenförmigen Strukturen aufweisen können. 20b zeigt die Teile aus 20a im montierten Zustand. 20c veranschaulicht schematisch das Prinzip der Einleitung des Arbeitsgases aus der Verdichtungskammer in den Kanal 4 in axialer Richtung über die einlassseitige Mündung. 20d–j zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen dieses Rotationskolbenmotors. 20d ist eine explosionsartige, perspektivische Ansicht des Arbeitsrotationskolbens 2 und der Gasdurchgangseinrichtung 5. Die Gasdurchgangseinrichtung 5 umfasst nach dieser Variante zwei in Umfangsrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 gegeneinander verdrehbare Gasdurchgangsabschnitte 51, 52, die jeweils wenigstens einen Abschnitt 42, 44 des Kanals 4 umfassen. Die Abschnitte 42, 44 des Kanals 4 kommunizieren miteinander über die Zündkammer 43, während die Gasdurchgangsabschnitte 51, 52 verstellt werden können. Dadurch kann eine Drehwinkelstellung des Arbeitsrotationskolbens 2 gegenüber dem Gehäuse 1, in welcher der Kanal 4 mit der einlassseitigen Arbeitskammer kommunizieren kann, verändert werden. Der erste Gasdurchgangsabschnitt 51 ist im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet und umfasst den dritten Kanalabschnitt (Zündkammer) 43 sowie den vierten Kanalabschnitt 44, wobei sich der dritte Kanalabschnitt (Zündkammer) einlassseitig in axialer Richtung zur Seite der Verdichtungskammer hin öffnet. Der zweite Gasdurchgangsabschnitt 52 ist im Wesentlichen als kreisscheibenförmiger Körper ausgebildet und umfasst den zweiten Kanalabschnitt 42, der als im Wesentlichen bogenförmiger Einschnitt am Umfangsrand des kreisscheibenförmigen Körpers ausgeprägt ist. Der zweite Gasdurchgangsabschnitt 52 ist gegenüber dem ersten Gasdurchgangsabschnitt 51 in Umfangsrichtung des Arbeitsrotationskolbens 2 derart verdrehbar, dass die jeweiligen Kanalabschnitte 42, 43, 44 stets kommunizieren können, wie in 20e–g veranschaulicht wird. 20h zeigt nun eine perspektivische Ansicht einer spiegelsymmetrischen Anordnung von zwei Baugruppen nach dieser dritten Variante, wobei die Arbeitsrotationskolben 2 und jeweils zwei Hilfsrotationskolben 3 vorzugsweise auf gemeinsamen Wellen 20, 30 sitzen, und so eingerichtet sind, dass die Baugruppen zeitgleich unterschiedliche Arbeitstakte ausführen. Dadurch lässt sich eine besonders hohe Laufruhe des Rotationskolbenmotors 1 erzielen. 20i–j zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen dieses Rotationskolbenmotors 1 mit teilweise geöffnetem Gehäuse 1. Gut zu erkennen sind die Teilungsebene 15 und die Krümmungen 13, 14 des Gehäuses 1 sowie rippenförmige Strukturen an der Außenwand des Gehäuses 1, die zur Kühlung des Rotationskolbenmotors 1 beitragen. Für jede der beiden Baugruppen, die jeweils einen Arbeitsrotationskolben 2 und zwei Hilfsrotationskolben 3 sowie eine Gasdurchgangseinrichtung 5 umfassen, sind zwei symmetrische Gehäuseteile in der Teilungsebene 15 durch Befestigungsmittel verbindbar. Die Gasdurchgangseinrichtungen 5 sind wiederum gegenüber dem Gehäuse 1 verdrehbar. So ergeben sich diverse Einstellmöglichkeiten.
21a–e zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer fünften Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels basiert. Die Besonderheit dieser Variante liegt im Wesentlichen darin, dass der Rotationskolbenmotor einen Nachverdichter 7 aufweist, um ein Arbeitsgas nach dem Verlassen der Verdichtungskammer a und vor dem Einleiten in die Expansionskammer a* mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch nachzuverdichten. Dazu umfasst der Nachverdichter 7 bspw. einen Hubkolbenverdichter mit einer Verdichtungskammer 70 an einem Ende eines Hubkolben 71, der durch einen Nocken 72 auf der Arbeitswelle 20 angetrieben wird, um eine translatorische Bewegung auszuführen, wobei sich der Nocken 72 mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie der Arbeitsrotationskolben 2 dreht. Der Nachverdichter 7 ist radial und axial innerhalb der Gasdurchgangseinrichtung 5 ausgebildet und verdichtet das Arbeitsgas unmittelbar innerhalb der Verdichtungskammer 70. In diesem Ausführungsbeispiel leitet der Kanal 4 das Arbeitsgas ausschließlich durch den Nachverdichter 7, 50 dass das gesamte Arbeitsgas zwischen der Verdichtungskammer a und der Expansionskammer a* im Nachverdichter zusätzlich verdichtet wird. Das nachverdichtete Arbeitsgas wird ggf. noch im Kanal 4, bspw. innerhalb des Nachverdichters 7, gezündet und über den Kanal 4 auslassseitig in die Expansionskammer a* abgeleitet. Der Kanal 4 kann einlassseitig und auslassseitig, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, mit der Verdichtungskammer a bzw. mit der Expansionskammer a* kommunizieren. Bei dieser Variante werden die Vorteile des Rotationskolbenprinzips und des Hubkolbenprinzips ideal miteinander vereint, weil das Arbeitsgas im Nachverdichter extrem verdichtet werden kann, die Expansionsenergie des Arbeitsgases aber unmittelbar in die Drehbewegung des Arbeitsrotationskolbens 2 umsetzbar ist. Eine weitere Besonderheit dieser Variante liegt im Wesentlichen darin, dass der Arbeitsrotationskolben 2 Dichtleisten 27 umfasst, die vorzugsweise durch eine Feder in radialer Richtung nach außen vorgespannt sind, um jeden Trennabschnitt 24 des Arbeitsrotationskolbens 2 gegenüber den Hilfsrotationskolben 3 abzudichten, wobei die Dichtung 27 formschlüssig an dem Arbeitsrotationskolben 2 gesichert ist.
22a–b zeigen verschiedene perspektivische Ansichten von Teilen des Rotationskolbenmotors nach einer sechsten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die auf der vierten und fünften Variante des zweiten Ausführungsbeispiels basiert. In dieser Variante umfasst der Nachverdichter 7 einen Hubkolbenverdichter mit zwei Verdichtungskammern 70 an entgegen gesetzten Enden des Hubkolbens 71, der durch den Nocken 72 auf der Arbeitswelle 20 angetrieben wird, um eine translatorische Bewegung auszuführen. Dabei wird abwechselnd ein Arbeitsgas, das über unterschiedliche Kanäle 4 in die Verdichtungskammer 70 geführt wird, in einer der Verdichtungskammern 70 komprimiert, wobei die Verdichtung im Nachverdichter auf die Arbeitstakte des Rotationskolbenmotors abgestimmt ist. In 21a befindet sich der Hubkolben 71 am oberen Totpunkt und in 21b am unteren Totpunkt.
23a–c zeigen schließlich verschiedene schematische Schnittansichten durch Rotationskolbenmotoren mit verschiedenen Ausführungen von Gasdurchgangseinrichtungen 5, wobei die Gasdurchgangseinrichtung 5 in 23a von innen am Gehäuse 1 festgelegt ist, in 23b von außen am Gehäuse 1 festgelegt ist und in 23c einen Teil des Gehäuses 1 bildet.
Zusammengefasst bietet der erfindungsgemäße Rotationskolbenmotor folgende Vorteile:

– Verkürzung der Gasführungswege und Verbesserung der Gasübertritte unter Berücksichtigung der Gasdynamik (Strömungsgeschwindigkeiten und -widerstände), insbesondere bei hohen Drehzahlen.
– Vermeiden von Brennrückständen in der Verdichtungskammer und Ermöglichung der Zündkammer- und Brennkammerspülung für eine effektivere Verbrennung.
– Reduzierung von Reibungswärme und Reibungswiderständen sowie die durch Reibungswärme verursachten Ausdehnungsprobleme durch die im Gehäuse abzudichtenden rotierenden Bauteile.
– Verbesserung der Ölschmierung unter Berücksichtigung hoher Umdrehungszahlen und Vermeidung ungewollter Ölkontamination der Verdichtungskammer und der Expansionskammer.
– Verbesserung der Gasabdichtung der Verdichtungskammer und der Expansionskammer für eine höhere Leistungsausbeute unter Berücksichtigung der bauartbedingten Gasführung und Gasübertritte, sowie möglicher Materialausdehnung.
– Verbesserung von Leistungsgewicht und Wirkungsgrad sowie größere Flexibilität und Modularität bei der Verwendbarkeit des Motors hinsichtlich unterschiedlicher Treibstoffe und verschiedenster Einsatzbereiche.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und Varianten beschränkt. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele und Varianten sind beliebig austauschbar, wobei sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen durch beliebige Kombinationen der offenbarten Merkmale ergeben können.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Arbeitsrotationskolben
2a: Innerer Abschnitt
2b: Äußerer Abschnitt
3: Hilfsrotationskolben
4: Kanal
5: Gasdurchgangseinrichtung
6: Zünder
7: Nachverdichter
11: Einlass
12: Auslass
13: Krümmung des Gehäuses
14: Krümmung des Gehäuses
15: Gehäuseteilungsebene
20: Arbeitswelle
21: Mantelfläche
22: Erstes Seitenteil
23: Zweites Seitenteil
24: Trennleiste
25: Aufnahme
26: Abdeckung
27: Dichtung
30: Hilfswelle
31: Mantelfläche
32: Aufnahmeabschnitt
41: Erster Kanalabschnitt (einlassseitige Öffnung)
42: Zweiter Kanalabschnitt (einlassseitige Öffnung)
43: Dritter Kanalabschnitt (Zündkammer)
44: Vierter Kanalabschnitt (auslassseitige Öffnung)
45: Fünfter Kanalabschnitt (auslassseitige Öffnung)
50: Mantelfläche
51: Erster Gasdurchgangsabschnitt
52: Zweiter Gasdurchgangsabschnitt
70: Verdichtungskammer
71: Hubkolben
72: Nocken
α1: Erster Drehwinkel
α2: Zweiter Drehwinkel
α3: Dritter Drehwinkel
α4: Vierter Drehwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3906081 A1 [0002]

Claims

Rotationskolbenmotor, umfassend mindestens zwei Arbeitskammern (a/a*), die durch ein Gehäuse (1), einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben (2) und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben (3) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsgas über wenigstens einen Kanal (4) aus wenigstens einer der Arbeitskammern (a) in wenigstens eine andere der Arbeitskammern (a*) überführbar ist.
Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Das Gehäuse (1) umfasst wenigstens einen Einlass (11), um ein Arbeitsgas in wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) einzubringen. b. Das Gehäuse (1) umfasst wenigstens einen Auslass (12), um ein Arbeitsgas aus wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*) abzuleiten. c. Das Gehäuse (1) ist derart ausgebildet, dass es in einer Ebene senkrecht zur Achse des Arbeitsrotationskolbens (2) an der Außenseite eine Krümmung (13) um die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2) und/oder eine Krümmung (14) um die Achse wenigstens eines der Hilfsrotationskolben (3) aufweist, wobei die Krümmung (13, 14) vorzugsweise eine Bogenlänge von wenigstens 45°, bevorzugt wenigstens 90°, besonders bevorzugt wenigstens 120° aufweist. d. Das Gehäuse (1) ist zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrisch aufgebaut, vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer Ebene, die durch die Achsen des Arbeitsrotationskolbens (2) und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens (3) aufgespannt wird. e. Das Gehäuse (1) umfasst mindestens zwei Teile (15), vorzugsweise mindestens zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrische Teile, bevorzugt mindestens zwei identische Teile, um den Arbeitsrotationskolben (2) und den wenigstens einen Hilfsrotationskolben (3) an unterschiedlichen Seiten ihres Umfangs abzudecken. f. Das Gehäuse (1) ist im Wesentlichen in einer Ebene, die durch die Achsen des Arbeitsrotationskolbens (2) und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens (3) aufgespannt wird, oder in einer dazu parallelen Ebene, geteilt. g. Das Gehäuse (1) umgibt einen Synchronisationsmechanismus zur Synchronisation des Arbeitsrotationskolbens (2) und des wenigstens einen Hilfsrotationskolbens (3).
Rotationskolbenmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsrotationskolben (2) zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der Arbeitsrotationskolben (2) begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) in axialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig. b. Der Arbeitsrotationskolben (2) begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) in Umfangsrichtung zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig. c. Der Arbeitsrotationskolben (2) begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) in radialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise radial innenseitig. d. Der Arbeitsrotationskolben (2) ist breiter als wenigstens einer der Hilfsrotationskolben (3). e. Der Arbeitsrotationskolben (2) übergreift wenigstens einen der Hilfsrotationskolben (3) in axialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig. f. Der Arbeitsrotationskolben (2) ist im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet. g. Das verdichtete Arbeitsgas wird zur Zündung durch den Arbeitsrotationskolben (2) geleitet, vorzugsweise axial und/oder radial, bevorzugt radial nach innen durch den Arbeitsrotationskolben (2) geleitet. h. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche (21) mit wenigstens einer taschenförmigen Vertiefung zur Bildung wenigstens eines Kanalabschnitts (43) und/oder wenigstens einer Zündkammer (43), wobei sich vorzugsweise ein Radius der Mantelfläche (21) in Umlaufrichtung des Arbeitsrotationskolbens (2) zu Beginn der Vertiefung sprunghaft verringert und anschließend wieder mit geringerer Steigung auf den ursprünglichen Wert ansteigt. i. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst zwei Seitenteile (22, 23), die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und im Zwischenraum wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) definieren, wobei wenigstens eines der Seitenteile (22, 23) vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen kreisförmig oder ringförmig ausgebildet ist. j. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst wenigstens einen Trennabschnitt (24), um wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*) voneinander zu trennen, wobei sich der Trennabschnitt (24) vorzugsweise in axialer und/oder in radialer Richtung des Arbeitsrotationskolbens (2) erstreckt, um bevorzugt zwei Seitenteile (22, 23) des Arbeitsrotationskolben (2) zu verbinden. k. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst wenigstens eine Aufnahme (25) für wenigstens eine Gasdurchgangseinrichtung (5). l. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst einen radial inneren Abschnitt (2a) und einen radial äußeren Abschnitt (2b), die an einem Seitenteil (22) des Arbeitsrotationskolbens (2) miteinander verbunden sind, wobei an einem anderen Seitenteil (23) des Arbeitsrotationskolbens (2) zwischen dem radial inneren Abschnitt (2a) und dem radial äußeren Abschnitt (2b) eine sich in axialer Richtung öffnende Aufnahme (25) für eine Gasdurchgangseinrichtung (5) vorgesehen ist. m. Der Arbeitsrotationskolben (2) bildet oder umfasst wenigstens einen Abschnitt (41, 43, 45) des Kanals (4), der mit wenigstens einem anderen Abschnitt (42) des Kanals (4), vorzugsweise einem gegenüber dem Gehäuse (1) festgelegten Abschnitt (42, 44) des Kanals (1), derart ausrichtbar ist, dass die Kanalabschnitte (41, 42, 43, 44, 45) kommunizieren können, wobei der Abschnitt (41, 43, 45) des Kanals (4) bevorzugt zumindest abschnittsweise durch eine Mantelfläche (21) und/oder durch ein Seitenteil (22, 23) des Arbeitsrotationskolbens (2) gebildet wird. n. Der Arbeitsrotationskolben (2) bildet oder umfasst wenigstens einen Abschnitt (41, 45) des Kanals (4), der den Arbeitsrotationskolben (2) durchdringt, vorzugsweise in radialer Richtung durchdringt, wobei Abschnitt (41, 45) des Kanals (4) bevorzugt schlitzförmig ausgebildet ist und sich in Umfangsrichtung des Arbeitsrotationskolbens (2) erstreckt, wobei bevorzugt wenigstens zwei identische Kanalabschnitte (41, 45) in axialer Richtung des Arbeitsrotationskolbens (2) nebeneinander angeordnet sind. o. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst eine zylindermantelabschnittsförmige Abdeckung (26), vorzugsweise im Anschluss an ein in Drehrichtung vorderes Ende einer Trennleiste (24), um wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) in radialer Richtung innenseitig zumindest abschnittsweise zu begrenzen, wobei die Abdeckung (26) vorzugsweise nur über einen Teil des Umfangs des Arbeitsrotationskolbens (2) verläuft, um eine Öffnung (45) freizuhalten, die sich über wenigstens einen Teil des Umfangs des Arbeitsrotationskolbens (2) erstreckt, so dass der Kanal (4) über die Öffnung (45) mit wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*), bevorzugt wenigstens einer anderen der Arbeitskammern (a/a*), kommunizieren kann. p. Der Arbeitsrotationskolben (2) ist unsymmetrisch aufgebaut. q. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst Elemente zur Versteifung und/oder Elemente zur Kontrolle der Wärmeausdehnung und/oder Elemente zur Wuchtung, vorzugsweise Rippen und/oder Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften und/oder Materialausnehmungen, insbesondere Wuchtungsbohrungen. r. Der Arbeitsrotationskolben (2) weist einen exzentrischen Schwerpunkt auf. s. Der Arbeitsrotationskolben (2) ist gegenüber dem Gehäuse (1) abgedichtet. t. Der Arbeitsrotationskolben (2) umfasst wenigstens eine Dichtung (27), insbesondere eine Dichtleiste (27), die vorzugsweise durch eine Feder in radialer Richtung nach außen vorgespannt ist, um einen Trennabschnitt (24) des Arbeitsrotationskolbens (2) gegenüber dem wenigstens einen Hilfsrotationskolben (3) abzudichten, wobei die Dichtung (27) bevorzugt formschlüssig an dem Arbeitsrotationskolben (2) gesichert ist.
Rotationskolbenmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der rotierenden Hilfsrotationskolben (3) zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der Hilfsrotationskolben (3) ist im Gehäuse angeordnet. b. Der Hilfsrotationskolben (3) umfasst eine Komplementärgeometrie zum Arbeitsrotationskolben (2). c. Der Hilfsrotationskolben (3) wälzt dichtend am Arbeitsrotationskolben (2) ab. d. Der Hilfsrotationskolben (3) teilt einen Raum zwischen dem Arbeitsrotationskolben (2) und dem Gehäuse (1) in eine Arbeitskammer (a*) mit zunehmendem Volumen und eine Arbeitskammer (a) mit abnehmendem Volumen. e. Der Hilfsrotationskolben (3) wirkt mit dem Arbeitsrotationskolben (2) derart zusammen, dass der Hilfsrotationskolben (3) ein Arbeitsgas aus wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*) vorzugsweise vollständig verdrängt. f. Der Hilfsrotationskolben (3) umfasst wenigstens einen Aufnahmeabschnitt (32) zur Aufnahme eines Trennabschnitts (24) des Arbeitsrotationskolbens (2). g. Der Hilfsrotationskolben (3) ist mit dem Arbeitsrotationskolben (2) zwangsgekoppelt, vorzugsweise über ein Getriebe, bevorzugt über ein Zahnradgetriebe. h. Der Hilfsrotationskolben (3) ist unsymmetrisch aufgebaut. i. Der Hilfsrotationskolben (3) umfasst Elemente zur Versteifung und/oder Elemente zur Kontrolle der Wärmeausdehnung und/oder Elemente zur Wuchtung, vorzugsweise Rippen und/oder Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften und/oder Materialausnehmungen, insbesondere Wuchtungsbohrungen. j. Der Hilfsrotationskolben (3) weist einen exzeritrischen Schwerpunkt auf. k. Der Hilfsrotationskolben (3) ist gegenüber dem Gehäuse (1) abgedichtet. l. Der Hilfsrotationskolben (3) dreht sich mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit als der Arbeitsrotationskolben (2). m. Die Achsen der Hilfsrotationskolben (3) und die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2) liegen in einer Ebene.
Rotationskolbenmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (4) zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der Kanal (4) ist verschließbar. b. Der Kanal (4) ist nur in einer Richtung von dem Arbeitsgas durchfließbar. c. Der Kanal (4) ist im Wesentlichen gasdicht ausgebildet, so dass das Arbeitsgas im Wesentlichen ohne Druckverlust zwischen einer einlassseitigen und einer auslassseitigen Mündung des Kanals (4) geführt wird. d. Der Kanal (4) ist einlassseitig und/oder auslassseitig verschließbar, vorzugsweise derart verschließbar, dass der Kanal (4) nur mit einer der Arbeitskammern (a/a*) kommunizieren kann und/oder ein Arbeitsgas in dem Kanal (4) eingeschlossen ist. e. Der Kanal (4) kann einlassseitig und/oder auslassseitig nur in einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), vorzugsweise in einem verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), mit wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*) kommunizieren, wobei bevorzugt der Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), in welchem der Kanal (4) einlassseitig mit wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*) kommuniziert, unterschiedlich ist von einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), in welchem der Kanal (4) auslassseitig mit wenigstens einer anderen der Arbeitskammern (a/a*) kommuniziert. f. Der Kanal (4) kann sich einlassseitig nur zu wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*) öffnen und auslassseitig nur zu wenigstens einer anderen der Arbeitskammern (a/a*) öffnen, so dass ein Arbeitsgas nur aus wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*) in den Kanal (4) einströmen kann und nur in wenigstens eine andere der Arbeitskammern (a/a*) aus dem Kanal (4) ausströmen kann. g. Der Kanal (4) verkürzt einen Weg des Arbeitsgases, wobei ein Weg durch den Kanal (4) zwischen einer einlassseitigen und einer auslassseitigen Mündung des Kanals (4) kürzer ist als eine Bogenlänge um die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2) zwischen der einlassseitigen und der auslassseitigen Mündung des Kanals (4). h. Der Kanal (4) umfasst wenigstens zwei Kanalabschnitte (41, 42, 43, 44, 45), die aufeinander ausrichtbar sind, um miteinander kommunizieren zu können, wobei wenigstens einer der Kanalabschnitte (41, 45) im Gehäuse rotiert und wenigstens ein anderer der Kanalabschnitte (42, 44) zum Gehäuse (1) gehört oder gegenüber dem Gehäuse (1) festgelegt ist, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte (41, 45) und wenigstens einer der feststehenden Kanalabschnitte (42, 44) in einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), bevorzugt in einem verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), miteinander kommunizieren können, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte (41, 45) radial innerhalb eines der feststehenden Kanalabschnitte (42, 44) angeordnet ist und/oder wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte (41, 45) radial außerhalb wenigstens eines der feststehenden Kanalabschnitte (42, 44) angeordnet ist. i. Der Kanal (4) umfasst wenigstens zwei Gruppen von Kanalabschnitten (41, 42, 43, 44, 45), wobei die Kanalabschnitte (41, 42, 43, 44, 45) einer Gruppe aufeinander ausrichtbar sind, um miteinander kommunizieren zu können, wobei wenigstens einer der Kanalabschnitte (41, 45) einer Gruppe im Gehäuse rotiert und wenigstens ein anderer der Kanalabschnitte (42, 44) einer Gruppe zum Gehäuse (1) gehört oder gegenüber dem Gehäuse (1) festgelegt ist, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte (41, 45) und wenigstens einer der feststehenden Kanalabschnitte (42, 44) einer Gruppe in einem Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), bevorzugt in einem verstellbaren Drehwinkelbereich des Arbeitsrotationskolbens (2), miteinander kommunizieren können, wobei die Kanalabschnitte (41, 42, 43, 44, 45) verschiedener Gruppen bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2) vorzugsweise in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung einander nicht überlappen, wobei bevorzugt die Kanalabschnitte einer Gruppe (41, 42) und die Kanalabschnitte (44, 45) einer anderen Gruppe nur in verschiedenen Drehwinkelbereichen des Arbeitsrotationskolbens (2) miteinander kommunizieren können, wobei wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte (41, 45) einer Gruppe radial innerhalb eines der feststehenden Kanalabschnitte (42, 44) einer Gruppe angeordnet ist und/oder wenigstens einer der rotierenden Kanalabschnitte (41, 45) einer Gruppe radial außerhalb wenigstens eines der feststehenden Kanalabschnitte (42, 44) einer Gruppe angeordnet ist. j. Der Kanal (4) mündet einlassseitig und/oder auslassseitig im Wesentlichen tangential zum Umfang des Arbeitsrotationskolbens (2) in wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*), wobei ein Winkel, den eine Achse des Kanals (4) zur Tangente an den Umfang des Arbeitsrotationskolbens (2) im Bereich der Mündung beschreibt, vorzugsweise nicht größer ist als 89°, bevorzugt nicht größer ist als 45°, besonders bevorzugt nicht größer ist als 30°, und ganz besonders bevorzugt nicht größer als 15°, gemessen in oder entgegen der Drehrichtung des Arbeitsrotationskolbens (2). k. Der Kanal (4) mündet einlassseitig und/oder auslassseitig in axialer und/oder in radialer Richtung, vorzugsweise in radialer Richtung von innen, in wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*). l. Der Kanal (4) geht einlassseitig von einem hinteren Ende wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*) ab. m. Der Kanal (4) mündet auslassseitig an einem vorderen Ende in wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*). n. Der Kanal (4) verläuft zumindest abschnittsweise innerhalb des Arbeitsrotationskolbens (2), vorzugsweise entlang und/oder innerhalb einer Mantelfläche (21) und/oder entlang oder innerhalb zumindest eines Seitenteils (22, 23) des Arbeitsrotationskolbens (2). o. Ein Querschnitt des Kanals (4) konvergiert einlassseitig und/oder divergiert auslassseitig. p. Eine auslassseitige Mündung des Kanals (4) erstreckt sich über wenigstens 50%, vorzugsweise über wenigstens 75%, bevorzugt über 100% der axialen Länge und/oder der Umfangslänge der damit kommunizierenden Arbeitskammer. q. Eine einlassseitige Mündung des Kanals (4) und eine auslassseitige Mündung des Kanals (4) überlappen sich nicht in axialer Richtung und/oder nicht in radialer Richtung und/oder nicht in Umfangsrichtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2). r. Eine einlassseitige Mündung des Kanals (4) und eine auslassseitige Mündung des Kanals (4) sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2) voneinander beabstandet. s. Eine einlassseitige Mündung des Kanals (4) und eine auslassseitige Mündung des Kanals (4) sind unterschiedlich groß, wobei die auslassseitige Mündung des Kanals (4) vorzugsweise größer ist, vorzugsweise um wenigstens 50% größer ist, bevorzugt um wenigstens 100% größer ist, besonders bevorzugt um wenigstens 200% größer ist als die einlassseitige Mündung des Kanals (4). t. Wenigstens ein zweiter Kanal (4) überführt ein Arbeitsgas aus wenigstens einer weiteren der Arbeitskammern (b) in wenigstens noch eine weitere der Arbeitskammern (b*).
Rotationskolbenmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskolbenmotor wenigstens eine Zündkammer (43) aufweist, die zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der Kanal (4) leitet ein Arbeitsgas durch die Zündkammer (43), vorzugsweise ausschließlich durch die Zündkammer (43). b. Die Zündkammer (43) kommuniziert mit dem Kanal (4). c. Die Zündkammer (43) ist radial innerhalb und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens (2) angeordnet. d. Die Zündkammer (43) ist radial innerhalb und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens (2) ausgebildet. e. Die Zündkammer (43) befindet sich zumindest im Zeitpunkt der Zündung wenigstens teilweise zwischen der Achse des Arbeitsrotationskolbens (2) und der Achse wenigstens eines der Hilfsrotationskolben (3). f. Die Zündkammer (43) überlappt wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*), vorzugsweise eine mit der einlassseitigen Mündung des Kanals (4) kommunizierende Arbeitskammer (a), in radialer Richtung. g. Die Zündkammer (43) kann über wenigstens eine Öffnung mit einer Einspritzeinrichtung und/oder einer Zündeinrichtung (6) kommunizieren, wobei die Öffnung vorzugsweise verschließbar ist, wobei bevorzugt mehrere Zündeinrichtungen auf verschiedenen Seiten der Zündkammer (43) angeordnet sind. h. Die Zündkammer (43) umfasst eine Kühlung, vorzugsweise eine Wasserkühlung, und/oder eine Ölschmierung, vorzugsweise eine Druckumlaufschmierung. i. Die Zündkammer (43) ist als Ausnehmung oder Tasche des Arbeitsrotationskolbens (2) ausgebildet. j. Die Zündkammer (43) rotiert mit dem Arbeitsrotationskolben (2). k. Der Arbeitsrotationskolben (2) rotiert um die Zündkammer (43). l. Die Zündkammer (43) ist gegenüber dem Gehäuse (1) festgelegt, vorzugsweise verstellbar gegenüber dem Gehäuse (1) festgelegt. m. Die Zündkammer (43) umfasst und/oder bildet einen Abschnitt (43) des Kanals (4). n. Die Zündkammer (43) befindet sich an einem auslassseitigen Ende des Kanals (4). o. Die Zündkammer (43) bildet ein auslassseitiges Ende des Kanals (4). p. Die Zündkammer (43) öffnet sich divergierend zu wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*), vorzugsweise zu einem vorderen Ende wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*).
Rotationskolbenmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskolbenmotor wenigstens eine Gasdurchgangseinrichtung (5) aufweist, die wenigstens eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der Kanal (4) leitet ein Arbeitsgas durch die Gasdurchgangseinrichtung (5), vorzugsweise ausschließlich durch die Gasdurchgangseinrichtung (5). b. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) kommuniziert mit dem Kanal (4). c. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) bildet einen Teil des Gehäuses (1). d. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist von innen oder von außen am Gehäuse (1) festgelegt. e. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist verstellbar am Gehäuse (1) festgelegt. f. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist mechanisch justierbar oder dynamisch verstellbar, vorzugsweise durch eine Steuerung oder Regelung dynamisch verstellbar. g. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist in Umfangsrichtung gegenüber dem Gehäuse verdrehbar. h. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist koaxial zum Arbeitsrotationskolben (2) angeordnet. i. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. j. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist radial und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens (2) angeordnet. k. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) begrenzt wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) in radialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise radial innenseitig. l. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) begrenzt die Zündkammer (43) in radialer Richtung zumindest einseitig, vorzugsweise radial außenseitig. m. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) umfasst die Zündkammer (43). n. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) ist vorzugsweise dichtend in eine Aufnahme (25) des Arbeitsrotationskolbens (2) einsetzbar, so dass vorzugsweise die Gasdurchgangseinrichtung (5) und ein radial äußerer Abschnitt (2b) des Arbeitsrotationskolbens (2) gemeinsam wenigstens abschnittsweise zumindest eine der Arbeitskammern (a/a*) definieren und/oder die Gasdurchgangseinrichtung (5) und ein radial innerer Abschnitt (2a) des Arbeitsrotationskolbens (2) gemeinsam wenigstens abschnittsweise zumindest eine Zündkammer (43) definieren. o. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) umfasst wenigstens einen Abschnitt (42, 44) des Kanals (4), der mit wenigstens einem anderen Abschnitt (41, 43, 45) des Kanals (4), vorzugsweise mit einem rotierenden Kanalabschnitt (41, 43, 45), bevorzugt mit einem Kanalabschnitt (41, 43, 45) des Arbeitsrotationskolbens (2), derart ausrichtbar ist, dass die Kanalabschnitte (41, 42, 43, 44, 45) kommunizieren können, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2). p. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) umfasst wenigstens zwei Abschnitte (42, 44) des Kanals (4), die abwechselnd mit jeweils wenigstens einem anderen Abschnitt (41, 43, 45) des Kanals (4), vorzugsweise mit einem rotierenden Kanalabschnitt (41, 43, 45), bevorzugt mit einem Kanalabschnitt (41, 43, 45) des Arbeitsrotationskolbens (2), derart ausrichtbar sind, dass die Kanalabschnitte (41, 42, 43, 44, 45) kommunizieren können, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung bezogen auf die Achse des Arbeitsrotationskolbens (2). q. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) umfasst wenigstens zwei gegeneinander verstellbare Gasdurchgangsabschnitte (51, 52), die jeweils wenigstens einen Abschnitt (42, 44) des Kanals (4) umfassen, wobei die Gasdurchgangsabschnitte (51, 52) vorzugsweise verstellbar sind während die Abschnitte (42, 44) des Kanals (4) miteinander kommunizieren, wobei die Gasdurchgangsabschnitte (51, 52) bevorzugt gegeneinander verdrehbar sind. r. Die Gasdurchgangseinrichtung (5) umfasst wenigstens einen Nachverdichter (7). s. Wenigstens einer der Kanalabschnitte (42, 44) der Gasdurchgangseinrichtung (5) ist im Wesentlichen schlitzförmig ausgebildet und erstreckt sich in Umfangsrichtung durch eine Mantelfläche (50) der Gasdurchgangseinrichtung (5).
Rotationskolbenmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Arbeitskammern (a/a*) zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Wenigstens eine der Arbeitskammern (a) bildet eine Verdichtungskammer zum Verdichten eines Arbeitsgases. b. Wenigstens eine der Arbeitskammern (a*) bildet eine Expansionskammer zum Expandieren eines Arbeitsgases. c. Wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*) weisen in Bezug auf eine Rotationsachse des Arbeitsrotationskolbens (2) unterschiedliche axiale und/oder radiale Abmessungen auf. d. Wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*) weisen in einer Ebene, die eine Rotationsachse des Arbeitsrotationskolbens (2) einschließt, unterschiedliche Querschnittsformen auf. e. In einer Ebene, die eine Rotationsachse des Arbeitsrotationskolbens (2) einschließt, bildet eine Arbeitskammer oder Gruppe von Arbeitskammern mit der größeren Querschnittsfläche eine Verdichtungskammer oder Gruppe von Verdichtungskammern, und eine Arbeitskammer oder Gruppe von Arbeitskammern mit der kleineren Querschnittsform bildet eine Expansionskammer oder Gruppe von Expansionskammern. f. Wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*) sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. g. Wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*), vorzugsweise alle Arbeitskammern (a/a*), sind in Umlaufrichtung hintereinander angeordnet. h. Wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*) sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung überlappend angeordnet. i. Wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*) sind in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung nicht überlappend angeordnet. j. Wenigstens zwei der Arbeitskammern (a/a*) sind in axialer Richtung zumindest abschnittsweise nebeneinander angeordnet.
Rotationskolbenmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskolbenmotor (1) wenigstens einen Nachverdichter aufweist, der zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der Kanal (4) leitet ein Arbeitsgas durch den Nachverdichter (7), vorzugsweise ausschließlich durch den Nachverdichter (7), so dass das Arbeitsgas im Nachverdichter (7) verdichtet wird. b. Der Nachverdichter (7) kommuniziert mit dem Kanal (4). c. Der Nachverdichter (7) verdichtet das Arbeitsgas nach dem Verlassen wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*). d. Der Nachverdichter (7) verdichtet das Arbeitsgas vor dem Einbringen in eine andere der Arbeitskammern (a/a*). e. Der Nachverdichter (7) verdichtet das Arbeitsgas mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch. f. Der Nachverdichter (7) verdrängt das Arbeitsgas vorzugsweise vollständig in Richtung einer auslassseitigen Arbeitskammer (a*). g. Der Nachverdichter (7) unterstützt das Einleiten des Arbeitsgases in eine einlassseitige Arbeitskammer (a*) durch Ansaugung des Arbeitsgases während der Nachverdichter (7) über den Kanal (4) mit der einlassseitige Arbeitskammer (a*) kommuniziert. h. Der Nachverdichter (7) bewirkt eine Selbstzündung des Arbeitsgases durch Verdichtung. i. Der Nachverdichter (7) umfasst einen Hubkolbenverdichter mit wenigstens einem Hubkolben (71) und wenigstens einer Verdichtungskammer (70), wobei der Hubkolbenverdichter vorzugsweise an entgegen gesetzten Enden des Hubkolbens (71) zwei Verdichtungskammern (70) bildet, wobei der Hubkolben (71) bevorzugt wenigstens eine einlassseitige und/oder wenigstens eine auslassseitige Öffnung der Verdichtungskammer (70) vorübergehend schließt und vorübergehend öffnet. j. Der Nachverdichter (7) umfasst wenigstens einen Nocken (72), um vorzugsweise wenigstens einen Hubkolben (71) des Hubkolbenverdichters zu bewegen, wobei der Nocken (72) vorzugsweise mechanisch mit dem Arbeitsrotationskolben (2) gekoppelt ist und/oder koaxial zum Arbeitsrotationskolben (2) angeordnet ist, wobei sich der Nocken (72) bevorzugt mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie der Arbeitsrotationskolben (2) dreht. k. Der Nachverdichter (7) ist zumindest abschnittsweise radial innerhalb und/oder axial innerhalb des Arbeitsrotationskolbens (2) angeordnet. l. Der Nachverdichter (7) bildet zumindest abschnittsweise die Zündkammer (43). m. Das Arbeitsgas wird innerhalb des Nachverdichters (7) gezündet.
Verfahren zum Betrieb eines Rotationskolbenmotors, insbesondere des Rotationskolbenmotors nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend mindestens zwei Arbeitskammern (a/a*), die durch ein Gehäuse (1), einen darin rotierenden Arbeitsrotationskolben (2) und wenigstens einen rotierenden Hilfsrotationskolben (3) gebildet werden, wobei ein Arbeitsgas über wenigstens einen Kanal (4) aus wenigstens einer der Arbeitskammern (a) in wenigstens eine andere der Arbeitskammern (a*) überführbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a. Verdichten eines Arbeitsgases in einer wenigstens einer der Arbeitskammern (a/a*); b. Einbringen des verdichteten Arbeitsgases in den Kanal (4); und c. Ableiten des Arbeitsgases zur Expansion in wenigstens eine andere der Arbeitskammern (a/a*).