DE102014201575A1 - Expansionsmaschine - Google Patents

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DE102014201575A1
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Bernhard Sich
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    • F01C20/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
    • F01C20/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F01C20/14Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using rotating valves

Abstract

Expansionsmaschine (1) zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine, die Expansionsmaschine (1) aufweisend wenigstens einen Einlass (9) und wenigstens einen Auslass (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) eine Verstelleinrichtung zum Verstellen von Steuerzeiten des Einlasses (9) und/oder des Auslasses (10) aufweist, um die Expansionsmaschine (1) baulich und/oder funktional zu verbessern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Expansionsmaschine zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine.
  • 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 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 und/oder einer Exzentrizität der Expansionsmaschine anpassbar sein.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Expansionsmaschine zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine, die Expansionsmaschine aufweisend wenigstens einen Einlass und wenigstens einen Auslass, wobei die Expansionsmaschine eine Verstelleinrichtung zum Verstellen von Steuerzeiten des Einlasses und/oder des Auslasses 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.
  • Der wenigstens eine Auslass kann einen größeren Querschnitt als der wenigstens eine Einlass aufweisen. Mithilfe der Verstelleinrichtung kann ein Einlass-Öffnen verstellbar sein. Mithilfe der Verstelleinrichtung kann ein Einlass-Schließen verstellbar sein. Mithilfe der Verstelleinrichtung kann ein Auslass-Öffnen verstellbar sein. Mithilfe der Verstelleinrichtung kann ein Auslass-Schließen verstellbar sein.
  • Die Expansionsmaschine kann als Rotationsverdrängermaschine ausgeführt sein. Die Expansionsmaschine kann einen Stator aufweisen. Die Expansionsmaschine kann einen Rotor aufweisen. Der Rotor kann relativ zu dem Stator drehbar sein. Der Rotor kann eine Drehachse aufweisen. Die Drehachse kann bezüglich des Stators exzentrisch angeordnet sein. Eine Exzentrizität kann verstellbar sein. 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 radial verschiebbar angeordnet sein. Die Flügel können gleitdichtend mit dem Innendurchmesser des Stators korrespondieren. Alternativ kann die Expansionsmaschine als Hubkolbenexpansionsmaschine oder Verdrängerexpansionsmaschine ausgeführt sein.
  • Die Expansionsmaschine kann Expansionsräume aufweisen. Die Expansionsräume können jeweils zwischen dem Stator, dem Rotor und zwei benachbarten Flügeln gebildet sein. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann sich der Rotor drehen. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine können sich die Expansionsräume laufend vergrößern und wieder verkleinern. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine können die Expansionsräume den wenigstens einen Einlass und den wenigstens einen Auslass regelmäßig überstreichen. Die Expansionsräume können den wenigstens einen Einlass überstreichen, wenn sie sich vergrößern. Die Expansionsräume können den wenigstens einen Auslass überstreichen, wenn sie sich verkleinern. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann Arbeitsmedium im dämpfförmigen Zustand durch den wenigstens einen Einlass einströmen. Bei einem Betrieb der Expansionsmaschine kann Arbeitsmedium im dämpfförmigen Zustand durch den wenigstens einen Auslass ausströmen. Damit kann die Expansionsmaschine einen Arbeitsmediummassenstrom durchsetzen.
  • Der wenigstens eine Einlass und der wenigstens eine Auslass können zu dem Rotor radial angeordnet sein. Die Verstelleinrichtung kann wenigstens einen Verstellring aufweisen. Der wenigstens eine Verstellring kann statorseitig angeordnet sein. Der wenigstens eine Verstellring kann den wenigstens einen Einlass und/oder den wenigstens einen Auslass aufweisen. Die Verstelleinrichtung kann einen einzigen Verstellring aufweisen. Der einzige Verstellring kann den wenigstens einen Einlass und/oder den wenigstens einen Auslass aufweisen. Die Verstelleinrichtung kann einen ersten Verstellring aufweisen. Die Verstelleinrichtung kann einen zweiten Verstellring aufweisen. Der erste Verstellring und der zweite Verstellring können korrespondierende Einlässe und Auslässe aufweisen. Der wenigstens eine Verstellring kann relativ zu dem Stator verdrehbar sein. Der wenigstens eine Verstellring kann zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verdrehbar sein. Der wenigstens eine Verstellring kann über einen Verdrehbereich von ca. 13° bis ca. 33°, insbesondere von ca. 18° bis ca. 28°, insbesondere von ca. 23°, verstellbar sein.
  • Der wenigstens eine Einlass und der wenigstens eine Auslass können zu dem Rotor axial angeordnet sein. Die Verstelleinrichtung kann wenigstens ein Deckelteil aufweisen. Das wenigstens eine Deckelteil kann den wenigstens einen Einlass und/oder den wenigstens einen Auslass aufweisen.
  • Die Verstelleinrichtung kann kontinuierlich oder diskret verstellbar sein. Die Verstelleinrichtung kann eine steuerbare Aktuatoreinrichtung aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann einlassdruckabhängig oder volumenstrom-/massenstromabhängig steuerbar sein. Die Aktuatoreinrichtung kann wenigstens einen elektromechanischen, elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktuator 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 und/oder einer Exzentrizität der Expansionsmaschine anpassbar. Die erfindungsgemäße Expansionsmaschine ermöglicht bei variablem Druckniveau am Einlass eine Erhöhung des Wirkungsgrads der Expansion. Ein effektives Expansionsverhältnis der Expansionsmaschine ist veränderbar. Ein Verstellen kann unter dem Gesichtspunkt erfolgen, dass sich in Abhängigkeit von einem jeweiligen Einlassdruck und einem gewünschten Auslassdruck ein für einen Betriebspunkt optimales Expansionsverhältnis einstellt.
  • 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 verdrehbaren Verstellring zum Verstellen von Steuerzeiten in einer ersten Verstelllage,
  • 2 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem verdrehbaren Verstellring zum Verstellen von Steuerzeiten in einer zweiten Verstelllage,
  • 3 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit verdrehbaren Deckscheiben zum Verstellen von Steuerzeiten in Schnittansicht,
  • 4 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit verdrehbaren Deckscheiben zum Verstellen von Steuerzeiten in Schnittansicht entlang der in 3 mit X-X bezeichneten Linie,
  • 5 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit verdrehbaren Deckscheiben zum Verstellen von Steuerzeiten in Schnittansicht entlang der in 3 mit Y-Y bezeichneten Linie,
  • 6 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem verdrehbaren Verstellring und einer elektromechanischen Aktuatoreinrichtung,
  • 7 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem verdrehbaren Verstellring und einer elektromagnetischen Aktuatoreinrichtung,
  • 8 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit einem verdrehbaren Verstellring und einer hydraulischen/pneumatischen Aktuatoreinrichtung,
  • 9 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit zwei verdrehbaren Verstellringen zum Verstellen von Steuerzeiten in einer ersten Verstelllage und
  • 10 eine Flügelzellenexpansionsmaschine mit zwei verdrehbaren Verstellringen zum Verstellen von Steuerzeiten in einer zweiten Verstelllage.
  • 1 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit einem verdrehbaren Verstellring 2 zum Verstellen von Steuerzeiten in einer ersten Verstelllage. 2 zeigt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 in einer zweiten Verstelllage.
  • Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 dient zur Nutzung von thermodynamischer Abgasenergie einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Mithilfe der Flügelzellenexpansionsmaschine 1 kann ein Teil der inneren Abgasenergie über einen zwischengeschalteten CR oder ORC-Prozess in Arbeit umgewandelt werden, wobei sich ein Medienzustand näherungsweise adiabatisch ändert und Flügelzellenexpansionsmaschine 1 Arbeit verrichtet.
  • Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist einen Stator auf. Der Stator ist als Verstellring 2 ausgeführt. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist ein Gehäuse 4 auf. Der Stator/Verstellring 2 ist in dem Gehäuse 4 verdrehbar angeordnet. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist einen Rotor 5 auf. Der Rotor 5 ist relativ zu dem Stator/Verstellring 2 um eine Drehachse 6 drehbar. Die Drehachse 6 ist bezüglich des Stators/Verstellrings 2 mit einem Exzenterabstand e exzentrisch angeordnet. Der Stator/Verstellring 2 weist eine zylindrische Innenfläche auf. Der Stator/Verstellring 2 ist konzentrisch radial innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet. Der Stator/Verstellring 2 weist eine zylindrische Außenfläche auf, die mit der Innenfläche des Gehäuses 4 korrespondiert. Der Stator/Verstellring 2 weist eine zylindrische Innenfläche auf. Der Rotor 5 weist eine zylindrische Außenfläche auf. Die Innenfläche des Stators/Verstellrings 2 weist einen größeren Durchmesser als die Außenfläche des Rotors 5 auf. Damit ergibt sich zwischen dem Stator/Verstellring 2 und dem Rotor 5 ein sichelartiger Zwischenraum. Der Rotor 5 weist Radialschlitze, wie 7, auf. In den Radialschlitzen 7 sind Flügel, wie 8, radial verschiebbar angeordnet. Die Flügel 8 korrespondieren gleitdichtend mit der Innenfläche des Stators/Verstellrings 2. Der Stator/Verstellring 2 weist einen Einlass 9 und einen Auslass 10 auf. Der Einlass 9 und der Auslass 10 sind radial angeordnet. Der Auslass 10 weist einen größeren Querschnitt als der Einlass 9 auf. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist Expansionsräume, wie 11, auf. Die Expansionsräume 11 sind jeweils zwischen der Innenfläche des Stators/Verstellrings 2, der Außenfläche des Rotors 5 und zwei benachbarten Flügeln 8 gebildet. Bei einem Betrieb der Flügelzellenexpansionsmaschine 1 dreht sich der Rotor 5. Dabei vergrößern und verkleinern sich die Expansionsräume 11 laufend wechselnd und überstreichen den Einlass 9, wenn sie sich vergrößern, und den Auslass 10, wenn sie sich verkleinern, sodass ein Medienmassestrom durchgesetzt wird.
  • Der Stator/Verstellring 2 ist relativ zu dem Gehäuse 4 zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verdrehbar. Vorliegend ist der Verstellring 2 über einen Verstellbereich von ca. 23° verdrehbar. In 1 ist die erste Endlage mit einem ersten Verstellwinkel α dargestellt, in der ein großer Abgasmassestrom durchgesetzt wird. Vorliegend beträgt der erste Verstellwinkel α ca. 35°. In 2 ist die zweite Endlage mit einem zweiten Verstellwinkel β dargestellt, in der ein kleiner Medienmassestrom durchgesetzt wird. Vorliegend beträgt der zweite Verstellwinkel α ca. 12°.Der Verstellring 2 ist zwischen diesen beiden Endlagen verdrehbar, sodass ein durchgesetzter Medienmassestrom einstellbar ist.
  • 3 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit verdrehbaren Deckscheiben 12, 13 zum Verstellen von Steuerzeiten in Schnittansicht. 4 zeigt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 in Schnittansicht entlang der in 3 mit X-X bezeichneten Linie. 5 zeigt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 in Schnittansicht entlang der in 3 mit Y-Y bezeichneten Linie. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist zwei axiale Einlässe 9 auf. Die Einlässe 9 sind einander axial gegenüberliegend angeordnet. Die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 weist zwei axiale Auslässe 10 auf. Die Auslässe 10 sind einander axial gegenüberliegend angeordnet. Die Deckscheiben 12, 13 sind einander axial gegenüberliegend angeordnet. Die Deckscheiben 12, 13 weisen jeweils eine einem Einlass 9 zugeordnete Öffnung 14 und eine einem Auslass 10 zugeordnete Öffnung 15 auf. Ein Verdrehen der Deckscheiben 12, 13 bewirkt ein Verstellen der Steuerzeiten. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 6 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit einem verdrehbaren Stator/Verstellring 2 und einer elektromechanischen Aktuatoreinrichtung 16. Die elektromechanische Aktuatoreinrichtung 16 weist einen Elektromotor 17 und ein Getriebe auf. Das Getriebe ist mithilfe einer von dem Elektromotor angetriebenen Schnecke 18 und einer an dem Verstellring 2 angeordneten Verzahnung 19 gebildet. Der Elektromotor 17 kann mithilfe eines elektrischen Steuergeräts gesteuert werden. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 7 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit einem verdrehbaren Verstellring 2 und einer elektromagnetischen Aktuatoreinrichtung 16. Die elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 16 weist zwei Elektromagnete 20 auf. An dem Verstellring 2 ist ein Anker 21 angeordnet. Der Anker 21 kann von den Elektromagneten 20 angezogen und damit kann der Verstellring 2 verdreht werden. Die Elektromagnete 20 können mithilfe eines elektrischen Steuergeräts gesteuert werden. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 8 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit einem verdrehbaren Verstellring 2 und einer hydraulischen/pneumatischen Aktuatoreinrichtung 16. An dem Verstellring 2 ist ein Fortsatz angeordnet, der als Schwenkkolben 22 dient. Die hydraulische/pneumatische Aktuatoreinrichtung 16 weist zwei Druckräume 23 auf. Der Schwenkkolben 22 kann ausgehend von den Druckräumen 23 beaufschlagt und damit kann der Verstellring 2 verdreht werden. Ein Druck in den Druckräumen 23 kann mithilfe eines Ventils gesteuert werden. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 9 zeigt eine Flügelzellenexpansionsmaschine 1 mit zwei verdrehbaren Verstellringen 2, 3 zum Verstellen von Steuerzeiten in einer ersten Verstelllage. 10 zeigt die Flügelzellenexpansionsmaschine 1 in einer zweiten Verstelllage. Radial außenseitig des ersten Verstellrings 2 ist der zweite Verstellring 3 angeordnet. Der zweite Verstellring 3 weist, ebenso wie der erste Verstellring 2, einen Einlass 9 und einen Auslass 10 auf. Der zweite Verstellring 3 ist relativ zu dem ersten Verstellring 2 verdrehbar. Damit sind der Einlass 9 und der Auslass 10 nicht nur in ihrer Position verstellbar, sondern es ist auch ein Querschnitt des Einlasses 9 und des Auslasses 10 verstellbar. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Flügelzellenexpansionsmaschine
    2
    Verstellring, erster Verstellring
    3
    zweiter Verstellring
    4
    Gehäuse
    5
    Rotor
    6
    Drehachse
    7
    Radialschlitz
    8
    Flügel
    9
    Einlass
    10
    Auslass
    11
    Expansionsraum
    12
    Deckscheibe
    13
    Deckscheibe
    14
    Öffnung
    15
    Öffnung
    16
    Aktuatoreinrichtung
    17
    Elektromotor
    18
    Schnecke
    19
    Verzahnung
    20
    Elektromagnet
    21
    Anker
    22
    Schwenkkolben
    23
    Druckraum
    E
    Exzenterabstand
    α
    erster Verstellwinkel
    β
    zweiter Verstellwinkel
  • 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 (12)

  1. Expansionsmaschine (1) zur Nutzung von Abgasenergie einer Brennkraftmaschine, die Expansionsmaschine (1) aufweisend wenigstens einen Einlass (9) und wenigstens einen Auslass (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) eine Verstelleinrichtung zum Verstellen von Steuerzeiten des Einlasses (9) und/oder des Auslasses (10) aufweist.
  2. Expansionsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) als Rotationsverdrängermaschine ausgeführt ist und Expansionsräume (11) aufweist, die den wenigstens einen Einlass (9) und den wenigstens einen Auslass (10) bei einem Betrieb der Expansionsmaschine (1) regelmäßig überstreichen.
  3. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) einen Rotor (5) aufweist und der wenigstens eine Einlass (9) und der wenigstens eine Auslass (10) zu dem Rotor (5) radial angeordnet sind.
  4. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung wenigstens einen Verstellring (2, 3) aufweist, wobei der wenigstens eine Verstellring (2, 3) den wenigstens einen Einlass (9) und/oder den wenigstens einen Auslass (10) aufweist.
  5. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung einen einzigen Verstellring (2) mit dem wenigstens einen Einlass (9) und/oder dem wenigstens einen Auslass (10) aufweist.
  6. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung einen ersten Verstellring (2) und einen zweiten Verstellring (3) mit korrespondierenden Einlässen (9) und Auslässen (10) aufweist.
  7. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (1) einen Rotor (5) aufweist und der wenigstens eine Einlass (9) und der wenigstens eine Auslass (10) zu dem Rotor (5) axial angeordnet sind.
  8. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung wenigstens ein Deckelteil aufweist, wobei das wenigstens eine Deckelteil den wenigstens einen Einlass (9) und/oder den wenigstens einen Auslass (10) aufweist.
  9. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung kontinuierlich oder diskret verstellbar ist.
  10. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung eine steuerbare Aktuatoreinrichtung (16) aufweist.
  11. Expansionsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (16) einlassdruckabhängig steuerbar ist.
  12. Expansionsmaschine (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 10–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (16) wenigstens einen elektromechanischen, elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktuator aufweist.
DE102014201575.8A 2014-01-29 2014-01-29 Expansionsmaschine Withdrawn DE102014201575A1 (de)

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