DE102014201572A1 - Expansionsmaschine - Google Patents

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DE102014201572A1
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stator
axis
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Bernhard Sich
Matthias Horn
Josef Schmid
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
ZF Friedrichshafen AG
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Expansionsmaschine (1) zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine, die Expansionsmaschine (1) aufweisend wenigstens einen Expansionsraum (8, 9), dessen Volumen zwischen einem kleinen Einlassvolumen und einem großen Auslassvolumen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) eine Verstelleinrichtung zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses des wenigstens einen Expansionsraums (8, 9) aufweist, um die Expansionsmaschine (1) baulich und/oder funktional zu verbessern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Expansionsmaschine zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine, die Expansionsmaschine aufweisend wenigstens einen Expansionsraum, dessen Volumen zwischen einem kleinen Einlassvolumen und einem großen Auslassvolumen veränderbar ist.
  • Aus der EP 1 929 155 B1 ist eine Flügelpumpe bekannt mit variabler Exzentrizität, mit einem mit Flügeln versehenen Rotor, einem Einstellring, in dem der Rotor untergebracht ist; und einer elastischen Vorrichtung, um den Einstellring in eine Position maximaler Exzentrizität relativ zu dem Rotor zu zwingen; wobei die Pumpe ein erstes Gleitteil aufweist, das mit dem Einstellring verbunden ist und fluiddicht in einer ersten Kammer gleitet, die hydraulisch mit einer Zufuhrleitung der Pumpe verbunden ist; und ein zweites Gleitteil aufweist, das mit dem Einstellring verbunden ist und fluiddicht in einer zweiten Kammer gleitet, die hydraulisch mit einer Zufuhrleitung der Pumpe verbunden ist; wobei das erste Gleitteil an der der elastischen Vorrichtung und dem zweiten Gleitteil gegenüberliegenden Seite mit dem Einstellring verbunden ist; und die zweite Kammer kleiner als die erste Kammer ist und eine Auslassöffnung aufweist, die in einer Seitenwand ausgebildet ist, an der das zweite Gleitteil gleitet.
  • Aus der EP 1 436 509 B1 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt mit veränderlicher Fördermenge, welche aufweist: einen Körper, welcher einen Hohlraum aufweist, in dem sich versetzen kann; ein beweglicher Ring, in dessen Innern sich befindet; eine Nabe, die sich um eine feststehende Achse drehen kann und die mit Flügelzellen ausgestattet ist, die bei der Rotation gegen die Innenseite des beweglichen Rings aufliegen; Versetzungsmittel, um den beweglichen Ring entsprechend eines Steuerdrucks zwischen einer zentralen Position auf der Rotationsachse der Nabe und einer vordefinierten Endposition, die bezogen auf die Rotationsachse der Nabe exzentrisch ist, zu versetzen, wobei die Mittel zur Versetzung des beweglichen Rings eine Aussparung aufweisen, die in der Wand des Hohlraums des Körpers vorgesehen ist, sowie einen Vorsprung, der auf der Außenseite des beweglichen Rings gebildet ist und dazu dient, in die Aussparung des Hohlraums des Körpers zu gleiten, derart, dass eine Steuerkammer gebildet wird, in der der Steuerdruck ausgeübt wird; eine Rückholfeder, die den beweglichen Ring in seine exzentrische Endposition versetzt, wobei die Rückholfeder vorzugsweise bezogen auf die Aussparung und den Vorsprung auf der anderen Seite angeordnet ist; ein Führungsorgan, um den beweglichen Ring in dem Hohlraum des Körpers zu führen; wobei das Führungsorgan aus zwei Wänden gebildet ist, die auf der Außenfläche des beweglichen Rings bezogen auf den Vorsprung auf der anderen Seite angeordnet sind, zueinander parallel sind und zu den Seitenrändern des Vorsprungs parallel sind, wobei die Wände dazu dienen, in eine entsprechende Aussparung zu gleiten, die in der Wand des Hohlraums des Körpers vorgesehen ist, und dass das Gehäuse und der bewegliche Ring derart bemessen sind, dass die Komponente senkrecht zur Bewegung des Rings der Resultierenden der Kräfte, die auf den beweglichen Ring wirken, so gering wie möglich ist, ohne notwendigerweise null zu sein, wobei das Gleichgewicht der Kräfte hergestellt wird, indem der Teil des Vorsprungs, der auf der Seite der Förderzone angeordnet ist, und der entsprechende Teil seiner Aussparung und/oder die Führungswand, die auf Seite der Förderzone angeordnet ist, und der entsprechende Teil der Führungsaussparung mehr oder weniger zur Förderzone versetzt werden, damit der Abschnitt des Rings in Kontakt mit der Förderzone mehr oder weniger groß ist.
  • Aus der EP 1 043 504 A2 ist eine mengenregelbare Flügelzellenpumpe bekannt mit folgender Bauart: in einem Rotor sind in radialen Schlitzen Flügel schubbeweglich geführt angeordnet, die äußeren Enden der Flügel gleiten in einem, einen Förderraum umfassenden Hubring, ein Hubring ist in einem Gehäuse schiebbar oder einseitig in einer ortsfesten Lagerstelle des Gehäuses schwenkbar gelagert, wobei ihn eine Feder im stehenden Zustand des Rotors in eine Stellung maximaler Förderung drängt und hält, mit dem Hubring steht ein Stellglied im Eingriff, dessen Stellkraft entgegen der auf maximale Förderung gerichteten Kraft der Feder wirkt, mit folgenden Merkmalen: am Hubring greift ein Druckelement an, das ihn in Richtung – Null-Förderung – gegen eine im Gehäuse gegengelagerte schieb- und/oder drehbaren Kurve drängt und mit dieser im Eingriff hält, die schieb- und/oder drehbare Kurve ist mittels eines von einem Druckregelkreis angesteuerten Stellglied gegen eine auf Einstellung der maximalen Fördermenge gerichtete Kraft der Feder verlagerbar.
  • Aus der WO 03/036047 A1 ist eine als Flügelzellenmaschine ausgebildete Antriebsmaschine bekannt mit einem Gehäuse, das eine Gehäusebohrung mit einer prismatischen Innenwand bildet und einem in der Gehäusebohrung drehbaren Rotor mit radial verschieblich geführten Schiebern, die an der Innenwand anliegen, wobei zwischen den Schiebern, dem Rotor und der Innenwand Flügelzellen gebildet sind, deren Volumen sich bei einem Umlauf des Rotors verändert, einem gehäusefesten Einlass für ein Antriebsmedium in einem Einlassbereich, in welchem die Flügelzellen jeweils ein relativ geringes Volumen aufweisen, und einem Auslass in einem Auslassbereich, in welchem die Flügelzellen ein relativ großes Volumen aufweisen, bei der die Innenwandung in dem Einlassbereich im Wesentlichen zylindrisch um die Achse des Rotor gekrümmt ist, um bei einer Flügelzellenmaschine einlassseitig definierte Verhältnisse des treibenden Mediums, also entweder verbrannten Treibstoffs oder eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums zu gewährleisten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Expansionsmaschine baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll eine verbesserte Nutzung der Abgaswärmeenergie ermöglicht sein. Insbesondere soll eine an Fahrzeug-Brennkraftmaschinen angepasste Expansionsmaschine bereitgestellt werden. Insbesondere soll eine kostengünstige Expansionsmaschine bereitgestellt werden. Insbesondere soll eine Anpassung an wechselnde Lastzustände der Brennkraftmaschinen ermöglicht sein. Insbesondere soll eine Anpassung an wechselnde Abgaswärmeenergiemengen ermöglicht sein. Insbesondere soll ein Wirkungsgrad erhöht sein. Insbesondere soll ein von der Expansionsmaschine durchgesetzter Massestrom unabhängig von einer Drehzahl der Expansionsmaschine anpassbar sein.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Expansionsmaschine zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine, die Expansionsmaschine aufweisend wenigstens einen Expansionsraum, dessen Volumen zwischen einem kleinen Einlassvolumen und einem großen Auslassvolumen veränderbar ist, wobei die Expansionsmaschine eine Verstelleinrichtung zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses des wenigstens einen Expansionsraums aufweist.
  • Die Expansionsmaschine kann zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs dienen. Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Lastkraftwagen (LKW) sein. Das Fahrzeug kann ein Nutzfahrzeug (NFZ) sein. Das Fahrzeug kann ein Personenkraftwagen (PKW) sein. Das Fahrzeug kann ein Schienenfahrzeug sein. Die Expansionsmaschine kann zur Nutzung von thermodynamischer Abgasenergie dienen. Die Expansionsmaschine kann zur Umwandlung eines Teils einer inneren Abgasenergie in Arbeit dienen. Die Expansionsmaschine kann dazu dienen, Arbeit zu verrichten. In der Expansionsmaschine kann sich ein Abgaszustand näherungsweise adiabatisch ändern.
  • Die Expansionsmaschine kann als Rotationsverdrängermaschine ausgeführt sein. Die Expansionsmaschine kann einen Stator aufweisen. Der Stator kann eine Statorachse aufweisen. Die Expansionsmaschine kann einen Rotor aufweisen. Der Rotor kann eine Rotorachse aufweisen. Der Rotor kann relativ zu dem Stator drehbar sein. Die Statorachse und die Rotorachse können zueinander parallel und voneinander beabstandet angeordnet sein. Ein Abstand zwischen der Statorachse und der Rotorachse kann eine Exzentrizität der Expansionsmaschine darstellen. Der Stator kann einen Innendurchmesser aufweisen. Der Rotor kann einen Außendurchmesser aufweisen. Der Innendurchmesser des Stators kann größer als der Außendurchmesser des Rotors sein. Zwischen dem Stator und dem Rotor kann ein sichelartiger Zwischenraum angeordnet sein. Der Rotor kann Radialschlitze aufweisen. In den Radialschlitzen können Flügel angeordnet sein. Die Flügel können radial verlagerbar sein. Die Flügel können gleitdichtend mit dem Innendurchmesser des Stators korrespondieren. Alternativ kann die Expansionsmaschine als Hubkolbenexpansionsmaschine oder Verdrängerexpansionsmaschine ausgeführt sein.
  • Der wenigstens eine Expansionsraum kann von dem Stator, dem Rotor und zwei benachbarten Flügeln begrenzt sein. Der wenigstens eine Expansionsraum kann axial von Deckscheiben begrenzt sein. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann sich der Rotor drehen. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann sich das Volumen des wenigstens einen Expansionsraums laufend zwischen einem kleinen Einlassvolumen und einem großen Auslassvolumen verändern. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann der wenigstens eine Expansionsraum den wenigstens einen Einlass und den wenigstens einen Auslass regelmäßig überstreichen. Der wenigstens eine Expansionsraum kann den wenigstens einen Einlass überstreichen, wenn er sich vergrößert. Der wenigstens eine Expansionsraum kann den wenigstens einen Auslass überstreichen, wenn er sich verkleinert. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann Abgas durch den wenigstens einen Einlass in den wenigstens einen Expansionsraum einströmen. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann Abgas durch den wenigstens einen Auslass aus dem wenigstens einen Expansionsraum ausströmen. Damit kann die Expansionsmaschine einen Abgasmassestrom durchsetzen.
  • Das Einlassvolumen kann kleiner als das Auslassvolumen sein. Das Auslassvolumen kann größer als das Einlassvolumen sein. Ein Expansionsverhältnis kann ein Verhältnis zwischen dem Einlassvolumen und dem Auslassvolumen beschreiben. Das Expansionsverhältnis kann ca. 0,05 bis ca. 0,3, insbesondere ca. 0,1 bis ca. 0,2, betragen.
  • Die Expansionsmaschine kann wenigstens einen Einlass aufweisen. Die Expansionsmaschine kann wenigstens einen Auslass aufweisen. Der wenigstens eine Auslass kann einen größeren Querschnitt als der wenigstens eine Einlass aufweisen. Der wenigstens eine Einlass kann eine Achse aufweisen. Der wenigstens eine Einlass kann mit seiner Achse bezogen auf die Rotorachse radial angeordnet sein. Die Achse des wenigstens einen Einlasses kann die Rotorachse schneiden.
  • Eine Exzentrizität der Expansionsmaschine kann verstellbar sein. Ein Abstand zwischen der Statorachse und der Rotorachse kann verstellbar sein. Zum Verstellen der Exzentrizität kann die Rotorachse relativ zur Statorachse verlagerbar sein. Die Rotorachse kann geradlinig verlagerbar sein. Die Rotorachse kann entlang einer Achse des wenigstens einen Einlasses verlagerbar sein. Die Rotorachse kann entlang einer Geraden, die mit dem wenigstens einen Einlass einen Winkel δ einschließt, verlagerbar sein. Die Rotorachse kann entlang einer Kreisbahn verlagerbar sein. Die Kreisbahn kann einen Mittelpunkt aufweisen. Der Mittelpunkt kann im Bereich des kleinsten Abstands zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet sein.
  • Zwei benachbarte Flügel können bezogen auf die Rotorachse jeweils einen Winkel α einschließen. Der wenigstens eine Einlass kann β einen Winkel aufweisen. Zwischen dem wenigstens einen Einlass und dem wenigstens einen Auslass kann ein Winkel γ vorliegen. Es kann gelten: (– 1 / 2 β) < γ < ( 1 / 2 β + α). Es kann gelten: γ ≥ α ≥ β.
  • Der Stator kann als Verstellring ausgeführt sein. Die Expansionsmaschine kann ein Gehäuse aufweisen. Der Verstellring kann relativ zu dem Gehäuse verlagerbar sein. Der Verstellring kann zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verlagerbar sein. In der ersten Endlage kann das Expansionsverhältnis einen minimalen Wert aufweisen. In der zweiten Endlage kann das Expansionsverhältnis einen maximalen Wert aufweisen. Der Verstellring kann in dem Gehäuse verlagerbar geführt sein. Der Verstellring kann in dem Gehäuse formschlüssig geführt sein. Zwischen dem Gehäuse und dem Verstellring kann eine Dichteinrichtung angeordnet sein. Der Verstellring kann geradlinig verschiebbar sein. Der Verstellring kann verschwenkbar sein.
  • Die Expansionsmaschine kann wenigstens einen radial angeordneten Einlass und/oder wenigstens einen axial angeordneten Auslass aufweisen. Die Expansionsmaschine kann wenigstens einen axial angeordneten Einlass und/oder wenigstens einen axial angeordneten Auslass aufweisen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Expansionsmaschine ist eine verbesserte Nutzung der Abgaswärmeenergie ermöglicht. Es wird eine an Fahrzeug-Brennkraftmaschinen angepasste Expansionsmaschine bereitgestellt. Es wird eine kostengünstige Expansionsmaschine bereitgestellt. Eine Anpassung an wechselnde Lastzustände der Brennkraftmaschinen ist ermöglicht. Eine Anpassung an wechselnde Abgaswärmeenergiemengen ist ermöglicht. Ein Wirkungsgrad ist erhöht. Ein von der Expansionsmaschine durchgesetzter Massestrom ist unabhängig von einer Drehzahl der Expansionsmaschine anpassbar.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile.
  • Es zeigen schematisch und beispielhaft:
  • 1 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem entlang einer Achse eines Einlasses verschiebbaren Verstellring zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer ersten Endlage,
  • 2 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem entlang einer Achse eines Einlasses verschiebbaren Verstellring zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer zweiten Endlage,
  • 3 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit axialen Einlässen und Auslässen,
  • 4 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem entlang einer Geraden, die mit einem Einlass einen Winkel einschließt, verschiebbaren Verstellring zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer ersten Endlage,
  • 5 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem entlang einer Geraden, die mit einem Einlass einen Winkel einschließt, verschiebbaren Verstellring zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer zweiten Endlage,
  • 6 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem entlang einer Kreisbahn verschwenkbaren Verstellring zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer ersten Endlage und
  • 7 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem entlang einer Kreisbahn verschwenkbaren Verstellring zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer zweiten Endlage.
  • 1 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit einem entlang einer Achse a eines Einlasses 2 verschiebbaren Verstellring 3 zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer ersten Endlage. 2 zeigt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 in einer zweiten Endlage.
  • Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 dient zur Nutzung von thermodynamischer Abgasenergie einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Mithilfe der Flügelzellenexpansionsmaschine 1 kann ein Teil der inneren Abgasenergie in Arbeit umgewandelt werden, wobei sich ein Abgaszustand näherungsweise adiabatisch ändert und Flügelzellenexpansionsmaschine 1 Arbeit verrichtet.
  • Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist ein Gehäuse 4, einen Stator mit einer Statorachse b und einen Rotor 5 mit einer Rotorachse c auf. Der Stator ist als Verstellring 3 ausgeführt. Der Stator/Verstellring 3 ist relativ zu dem Gehäuse 4 zwischen der in 1 dargestellten ersten Endlage und der in 2 dargestellten zweiten Endlage verschiebbar. In der ersten Endlage weist das Expansionsverhältnis einen maximalen Wert auf. In der zweiten Endlage weist das Expansionsverhältnis einen minimalen Wert auf.
  • Der Rotor 5 ist relativ zu dem Stator/Verstellring 3 drehbar. Die Statorachse b und die Rotorachse c sind zueinander parallel und voneinander mit einem Exzenterabstand e beabstandet. Der Stator/Verstellring 3 weist eine Innenfläche mit einem Innendurchmesser auf. Der Rotor 5 weist eine Außenfläche mit einem Außendurchmesser auf. Der Innendurchmesser des Stators/Verstellrings 3 ist größer als der Außendurchmesser des Rotors 5. Zwischen dem Stator/Verstellring 3 und dem Rotor 5 ist ein sichelartiger Zwischenraum gebildet. Der Rotor 5 weist Radialschlitze, wie 6, auf, in denen radial verlagerbar Flügel, wie 7, angeordnet sind, die gleitdichtend mit der Innenfläche des Stators/Verstellrings 3 korrespondieren.
  • Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist Expansionsräume, wie 8, 9, auf. Die Expansionsräume 8, 9 sind jeweils radial von dem Stator/Verstellring 3 und dem Rotor 5, in Umfangsrichtung von zwei benachbarten Flügeln 7 und axial von Deckscheiben begrenzt. Bei einem Betrieb der Flügelzellenexpansionsmaschine 1 dreht sich der Rotor 5 mit den Flügeln 7, wobei sich die Volumina der Expansionsräume 8, 9 jeweils wechselnd zwischen einem kleinen Einlassvolumen 8 und einem großen Auslassvolumen 9 verändern.
  • Der Stator/Verstellring 3 weist den Einlass 2 und einen Auslass 10 auf. Der Auslass 10 weist einen deutlich größeren Querschnitt als der Einlass 2 auf. Der Einlass 2 und der Auslass 10 sind bezogen auf die Rotorachse c radial angeordnet. Der Einlass 2 und der Auslass 10 sind zueinander winklig angeordnet. Der Einlass 2 und der Auslass 10 weisen jeweils eine Öffnungskante und eine Schließkante auf. Die Achse a des Einlasses 2 und eine Achse des Auslasses 10 schneiden jeweils die Rotorachse c.
  • Bei einem Betrieb der Flügelzellenexpansionsmaschine 1 überstreichen die Expansionsräume 8, 9 regelmäßig den Einlass 2, wenn sich die Expansionsräume 8, 9 vergrößern, wobei Arbeitsmedium im dampfförmigen Zustand einströmt, und den Auslass 10, wenn sich die Expansionsräume 8, 9 verkleinern, wobei Arbeitsmedium im dampfförmigen Zustand ausströmt. Damit setzt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 einen Arbeitsmediummassenstrom durch.
  • Die Expansionsräume 8, 9 überstreichen bei einem Betrieb der Flügelzellenexpansionsmaschine 1 jeweils zunächst die Öffnungskanten und nachfolgend die Schließkanten. Sobald der zweite Flügel 7 eines Expansionsraums 8 die Schließkante des Einlasses 2 überstrichen hat, ist das Volumen des Expansionsraums 8 geschlossen und bildet ein kleines Einlassvolumen. Unmittelbar bevor der erste Flügel 7 eines Expansionsraums 9 die Öffnungskante des Auslasses 10 überstreicht und das Volumen des Expansionsraums 9 noch geschlossen ist, ist ein großes Auslassvolumen gebildet. Das Auslassvolumen ist deutlich größer als das Einlassvolumen. Ein Expansionsverhältnis, das ein Verhältnis zwischen dem Einlassvolumen und dem Auslassvolumen beschreibt, beträgt vorliegend ca. 0,1 bis ca. 0,2.
  • Ein Abstand e zwischen der Statorachse b und der Rotorachse c ist verstellbar und damit ist eine Exzentrizität der Flügelzellenexpansionsmaschine 1 verstellbar. Zum Verstellen der Exzentrizität ist die Rotorachse c relativ zur Statorachse vorliegend geradlinig entlang der Achse a des Einlasses 2 verlagerbar. Zum Verstellen der Exzentrizität ist der Stator/Verstellring 3 in dem Gehäuse 4 formschlüssig linear verlagerbar geführt. Der Stator/Verstellring 3 weist zwei einander diametral gegenüberliegende Führungen 11, 12 auf. Eine Führung 11 ist mit dem Einlass 2 gebildet, die in einer radialen Durchgangsöffnung des Gehäuses 4 geführt ist. Die Führung 11 ist gegenüber dem Gehäuse 4 abgedichtet. Die andere Führung 12 ist mit einem Fortsatz 13 des Stator/Verstellring 3 gebildet, die in einer radialen Sacköffnung des Gehäuses 4 geführt ist. Der Stator/Verstellring 3 ist geradlinig in Pfeilrichtung d verschiebbar.
  • Zwei benachbarte Flügel 7 schließen bezogen auf die Rotorachse c jeweils einen Winkel α ein. Der Einlass 2 weist einen Winkel β auf. Zwischen dem Einlass 2 und dem Auslass 10 liegt ein Winkel γ vor. Es gilt (– 1 / 2 β) < γ < ( 1 / 2 β + α) und γ ≥ α ≥ β.
  • 3 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit axialen Einlässen und Auslässen in zwei Schnittansichten. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist zwei axiale Einlässe auf. Die Einlässe sind einander axial gegenüberliegend angeordnet. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist zwei axiale Auslässe auf. Die Auslässe sind einander axial gegenüberliegend angeordnet. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist zwei einander axial gegenüberliegend angeordnete Deckscheiben 14 auf. Die Deckscheiben 14 weisen jeweils eine einem Einlass zugeordnete Öffnung 15 und eine einem Auslass zugeordnete Öffnung 16 auf. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 4 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit einem entlang einer Geraden f, die mit einem Einlass 2 einen Winkel δ einschließt, verschiebbaren Stator/Verstellring 3 zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer ersten Endlage. 5 zeigt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 in einer zweiten Endlage. Der Stator/Verstellring 3 ist geradlinig in Pfeilrichtung f verschiebbar. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 6 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit einem entlang einer Kreisbahn g verschwenkbaren Stator/Verstellring 3 zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses in einer ersten Endlage. 7 zeigt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 in einer zweiten Endlage. Die Rotorachse c ist entlang der Kreisbahn g verlagerbar. Die Kreisbahn g weist einen Mittelpunkt auf, der im Bereich des kleinsten Abstands zwischen dem Stator und dem Rotor 5 angeordnet ist. Damit ist ein Verklemmen verhindert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Flügelzellenexpansionsmaschine
    2
    Einlass
    3
    Verstellring
    4
    Gehäuse
    5
    Rotor
    6
    Radialschlitz
    7
    Flügel
    8
    Expansionsraum
    9
    Expansionsraum
    10
    Auslass
    11
    Führung
    12
    Führung
    13
    Fortsatz
    14
    Deckscheibe
    15
    Öffnung
    16
    Öffnung
    a
    Einlassachse
    b
    Statorachse
    c
    Rotorachse
    d
    Pfeilrichtung
    e
    Abstand, Exzentrizität
    f
    Pfeilrichtung
    g
    Kreisbahn
  • 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
    • EP 1929155 B1 [0002]
    • EP 1436509 B1 [0003]
    • EP 1043504 A2 [0004]
    • WO 03/036047 A1 [0005]

Claims (13)

  1. Expansionsmaschine (1) zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine, die Expansionsmaschine (1) aufweisend wenigstens einen Expansionsraum (8, 9), dessen Volumen zwischen einem kleinen Einlassvolumen und einem großen Auslassvolumen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) eine Verstelleinrichtung zum Verstellen eines Expansionsverhältnisses des wenigstens einen Expansionsraums (8, 9) aufweist.
  2. Expansionsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine als Rotationsverdrängermaschine ausgeführt ist und einen Stator mit einer Statorachse (b) sowie einen relativ zu dem Stator drehbaren Rotor (5) mit radial verlagerbaren Flügeln (7) und einer von der Statorachse (b) exzentrisch beabstandete Rotorachse (c) aufweist und der wenigstens eine Expansionsraum (8, 9) von dem Stator, dem Rotor (5) und zwei benachbarten Flügeln (7) begrenzt wird.
  3. Expansionsmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Exzentrizität (e) der Expansionsmaschine (1) verstellbar ist.
  4. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) wenigstens einen Einlass (2) mit einer Achse (a) aufweist und zum Verstellen der Exzentrizität (e) die Rotorachse (c) relativ zur Statorachse (b) geradlinig entlang einer Achse (a) des wenigstens einen Einlasses (2) verlagerbar ist.
  5. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) wenigstens einen Einlass (2) aufweist und zum Verstellen der Exzentrizität (e) die Rotorachse (c) relativ zur Statorachse (b) entlang einer Geraden (f), die mit dem wenigstens einen Einlass (2) einen Winkel δ einschließt, verlagerbar ist.
  6. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2–3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstellen der Exzentrizität (e) die Rotorachse (c) relativ zur Statorachse (b) entlang einer Kreisbahn (g) verlagerbar ist.
  7. Expansionsmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisbahn (g) einen Mittelpunkt aufweist, der im Bereich des kleinsten Abstands zwischen dem Stator und dem Rotor (5) angeordnet ist.
  8. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) wenigstens einen Einlass (2) und wenigstens einen Auslass (10) aufweist und bezogen auf die Rotorachse (c) jeweils zwei benachbarte Flügel (7) einen Winkel α einschließen, der wenigstens eine Einlass (2) einen Winkel β aufweist, zwischen dem wenigstens einen Einlass (2) und dem wenigstens einen Auslass (10) ein Winkel γ vorliegt und (– 1 / 2 β) < γ < ( 1 / 2 β + α) ist.
  9. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) wenigstens einen Einlass (2) und wenigstens einen Auslass (10) aufweist und bezogen auf die Rotorachse (c) jeweils zwei benachbarte Flügel (7) einen Winkel α einschließen, der wenigstens eine Einlass (2) einen Winkel β aufweist, zwischen dem wenigstens einen Einlass (2) und dem wenigstens einen Auslass (10) ein Winkel γ vorliegt und γ ≥ α ≥ β ist.
  10. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 2–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator als Verstellring (3) ausgeführt ist.
  11. Expansionsmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) ein Gehäuse (4) aufweist und der Verstellring (3) in dem Gehäuse (4) verlagerbar geführt ist.
  12. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) wenigstens einen radial angeordneten Einlass (2) und/oder wenigstens einen axial angeordneten Auslass (10) aufweist.
  13. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) wenigstens einen axial angeordneten Einlass (2) und/oder wenigstens einen axial angeordneten Auslass (10) aufweist.
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