DE102015204374A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

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Michael Bucher
Christoph Fiala
Mirko Günther
Michael Hötger
Hannes Marlok
Falk Schneider
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (1), – mit einem in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten Rotor (3) mit einer Welle (4), – mit ringförmig um den Rotor (3) angeordneten Zylindern (5), in welchen Kolben (6) translatorisch verstellbar angeordnet sind, – wobei jedem Zylinder (5) in einem Zylinderkopf (8) eine Einlassöffnung (9) und im Gehäuse (2) eine Auslassöffnung (10) zugeordnet ist, – mit einem drehfest mit der Welle (4) verbundenen Nebenauslassdrehschieber (11) mit einer Nebenauslassöffnung (12), die drehwinkelabhängig mit einem Entlüftungskanal (13) einem der Zylinder (5) zu dessen Entlüftung verbunden ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Nebenauslassdrehschieber (11) zumindest teilweise aus einem, den Gleitreibungswiderstand reduzierenden Werkstoff ausgebildet ist, der zumindest Kohlenstoff oder Polymer aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor mit einer Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Wärmerückgewinnungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einer solchen Axialkolbenmaschine.
  • Aus der DE 10 2011 118 622 A1 ist eine gattungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor mit einer Welle bekannt, wobei ringförmig um und parallel zum Rotor angeordnete Zylinder vorgesehen sind, in welchen Kolben mittels eines Arbeitsmediums, beispielsweise Dampf, translatorisch verstellbar angeordnet sind. Jedem Zylinder ist dabei in einem Zylinderkopf eine Einlassöffnung und im Gehäuse eine Auslassöffnung zugeordnet. Um den Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine steigern zu können, ist ein sogenannter Nebenauslassdrehschieber vorgesehen, der beim Hochfahren des Kolbens aus der unteren Totpunktlage hin zum oberen Totpunkt ein Entlüften des Zylinders ermöglicht und dadurch ein Verdichten des sich im Zylinder noch befindlichen Arbeitsmediums aufgrund der zu diesem Zeitpunkt geschlossenen Einlassöffnung, verbunden mit der damit einhergehenden Gegenarbeit, verhindert. Hierzu weist der Nebenauslassdrehschieber eine am Umfang angeordnete Ablassöffnung auf, wobei der Nebenauslassdrehschieber selbstverständlich in der Axialkolbenmaschine derart ausgerichtet ist, dass die Ablassöffnung des Nebenauslassdrehschiebers immer mit einer korrespondieren Ablassöffnung eines zugehörigen Zylinders zur Deckung kommt, wenn dieser Zylinder entlüftet werden soll.
  • Üblicherweise ist ein solcher Nebenauslassdrehschieber massiv aus Stahl ausgeführt, wodurch dieser nicht nur vergleichsweise schwer, sondern zudem auch teuer ist. Zudem ergibt sich oft die Problematik, dass der Nebenauslassdrehschieber durch Toleranzprobleme öfters am Gehäuse schleift oder sogar festsitzt, was im ungünstigsten Fall zu einer Beschädigung der Axialkolbenmaschine führen kann.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem für eine Axialkolbenmaschine der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere hinsichtlich ihres Gewichts leichter und zudem kostengünstiger zu fertigen ist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken einen an sich bereits aus gattungsgemäßen Axialkolbenmaschinen bekannten Nebenauslassdrehschieber nicht mehr als vergleichsweise schweres und teures Stahlteil auszuführen, sondern diesen zumindest teilweise aus Kohlenstoff oder aus einem Polymer auszubilden und dadurch nicht nur deutlich leichter und kostengünstiger, sondern auch mit einem im Vergleich zu einem Nebenauslassdrehschieber aus Stahl erheblich reduzierten Gleitwiderstand, was zur Steigerung des Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine beiträgt. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine weist dabei einen in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor mit einer Welle auf, wobei ringförmig um und winkelig zum Rotor bzw. zur Welle Zylinder angeordnet sind, in welchen Kolben translatorisch verstellbar angeordnet sind. Dabei sind die Zylinder in einem Bereich von +/–30° zum Rotor, insbesondere 0°, also parallel zum Rotor angeordnet. Diese Kolben werden mit einem Arbeitsmedium, beispielsweise mittels von Abgas erhitzten Dampfs angetrieben. Jedem dieser Zylinder ist dabei in einem Zylinderkopf eine Einlassöffnung und im Gehäuse mindestens eine zugehörige Auslassöffnung zugeordnet, wobei das Arbeitsmedium über die Einlassöffnung in den Zylinder und über die Auslassöffnung aus diesem herausströmen kann. Um den Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine zu erhöhen, ist zudem der mit der Welle verbundene Nebenauslassdrehschieber mit einer Nebenauslassöffnung vorgesehen, wobei die Nebenauslassöffnung, kurz auch Ablassöffnung genannt, drehwinkelabhängig mit einem der Zylinder zu dessen Entlüftung verbindbar bzw. verbunden ist. Soll somit das expandierte Arbeitsmedium, beispielsweise der expandierte Dampf wieder aus dem Zylinder ausgeschoben werden, so sorgt der Nebenauslassdrehschieber mit seiner Nebenauslassöffnung für ein vergleichsweise widerstandsarmes Ausschieben des Arbeitsmediums, ohne dass hierfür viel Arbeit aufgewendet werden müsste. Erfindungsgemäß weist nun dieser Nebenauslassdrehschieber einen, den Gleitreibungswiderstand reduzierenden Werkstoff auf, der zumindest teilweise aus Kohlenstoff oder aus einem Polymer ausgebildet ist. Der Nebenauslassdrehschieber kann somit entweder gänzlich aus einem Kohlenstoff oder polymerhaltigen Werkstoff ausgebildet sein, oder aber eine kohlenstoffhaltige bzw. polymerhaltige Beschichtung aufweisen. Der erfindungsgemäße Nebenauslassdrehschieber ist durch die Werkstoffauswahl sowohl temperaturbeständig als auch feinverschleißfähig und kann sich dadurch in einem gleichbleibenden Betriebszustand "einschleifen". Mit dem Ersatz des bisherigen Stahlbauteils durch einen Nebenauslassdrehschieber, der zumindest teilweise aus einem kohlenstoffhaltigen oder einem polymerhaltigen Werkstoff ausgebildet ist, kann der erfindungsgemäße Nebenauslassdrehschieber auch deutlich leichter ausgebildet werden, was insbesondere bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einem Kraftfahrzeug von besonderer Bedeutung ist. Denkbar ist hierbei insbesondere auch der Einsatz eines metallischen Werkstoffs mit einem vergleichsweise hohen Kohlenstoffgehalt, der ebenfalls temperaturbeständig ist und selbstschmierende Eigenschaften aufweist. Ein derartiger Nebenauslassdrehschieber könnte beispielsweise durch Urformen, also Verpressen zu einem Grünling und Glühen, kostengünstig und mit hoher Maßhaltigkeit hergestellt werden und ist trotzdem deutlich leichter als ein vergleichbarer Nebenauslassdrehschieber aus Stahl.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist der Nebenauslassdrehschieber einen aus Blech tiefgezogenen topfförmigen Grundkörper auf, der eine kohlenstoffhaltige oder eine polymerhaltige Beschichtung aufweist. In diesem Fall ist somit nicht der gesamte Nebenauslassdrehschieber aus dem, den Gleitwiderstand reduzierenden kohlenstoffhaltigen bzw. polymerhaltigen Werkstoff ausgebildet, sondern weist lediglich eine solche Beschichtung auf, die jedoch ebenfalls die im vorherigen Absatz beschriebenen Eigenschaften besitzt und dadurch sowohl ein "Einschleifen" ermöglicht, als auch ein deutlich reduziertes Gewicht.
  • Zweckmäßig weist der Grundkörper einen umgeformten Kragen auf, über welchen er drehfest mit der Welle verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet, verpresst oder verklebt ist. Besonders eine Verpressung oder eine Verlötung stellt dabei eine einerseits kostengünstige und leicht zu fertigende und andererseits einfache Möglichkeit dar, den Grundkörper drehfest mit der Welle zu verbinden. Um diesen Grundkörper zusätzlich in Bezug auf die Welle fixieren zu können, kann auch ein Deckel vorgesehen werden, der den topfförmigen Grundkörper an den dem Kragen abgewandten Ende verschließt, wobei der Deckel selbst ebenfalls eine Durchgangsöffnung aufweist und im Bereich dieser mit der Welle verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet, verpresst oder verklebt ist. Selbstverständlich ist auch hierbei denkbar, dass der Deckel einen entsprechenden Kragen aufweist, über welchen die Verbindung der Welle erfolgt.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest eine mit dem Nebenauslassdrehschieber in Kontakt stehende Gehäusewand mit einer den Gleitreibungswiderstand reduzierenden, polymerhaltigen Beschichtung versehen. Hierdurch kann insbesondere ein Festsetzen des Nebenauslassdrehschiebers zuverlässig verhindert werden, wobei zugleich aufgrund des reduzierten Gleitreibungswiderstandes eine erhöhte Leichtgängigkeit der Axialkolbenmaschine erreicht werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die polymerhaltige Beschichtung bzw. der polymerhaltige Werkstoff, aus dem der Nebenauslassdrehschieber zumindest teilweise besteht, eine Matrix aus einem Kunststoff aus polymerischem Polyimid-/-amidmaterial auf, das über die gesamte Matrix verteilt folgende Zusammensetzung aufweist: 10–25 Vol.-% Aluminiumpulver, bevorzugt 12,5 Vol.-% Aluminiumpulver, 2 bis 8 Vol.-% Fluorpolymer, bevorzugt bis 6–8 Vol.-% Fluorpolymer, 2 bis 10 Vol.-% Silan, bevorzugt 3 bis 8 Vol.-% Silan, besonders bevorzugt bis 3–6 Vol.-% Silan und zu übrigen Teilen das Polyimid/-amidharz ohne zufällige Verunreinigungen. Durch den Zusatz von Silanen kann insbesondere die Stabilität der Polyimid-/amidmatrix verbessert werden, ohne die hierfür bislang erforderlichen Füllstoffe. Durch die Polyimid-/-amidharzmatrix kann auch eine hohe chemische Beständigkeit, sowie eine hohe mechanische und thermische Belastbarkeit erreicht werden. Der Zusatz von ca. 2 bis 8 Vol.-% Fluorpolymer, bevorzugt bis 6–8 Vol.-% Fluorpolymer, bewirkt die gewünschte Verringerung des Reibungskoeffizienten, wobei als Fluorpolymer beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) verwendet werden kann. Selbstverständlich können auch weitere Fluorpolymere, wie beispielsweise fluoriertes Ethylenpropylen (FEP) eingesetzt werden. Mittels dieser Fluorpolymere lassen sich insbesondere die Gleiteigenschaften deutlich verbessern.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Aluminiumpulver Teilchen in Form von dünnen Schuppen mit einer Größe von ca. 1 bis 40 µm, vorzugsweise 1 bis 5 µm, auf. Durch eine derartige Größenverteilung der Aluminiumteilchen kann die Verschleißbeständigkeit deutlich erhöht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die polymerhaltige Beschichtung Farbpigmente, insbesondere 5–20 Vol.-% Kupferphthalocyanin, auf die, die Polymerbeschichtung blau einfärbt. So lässt sich eventueller Abrieb bei Verschleiß schnell und sicher feststellen.
  • Zweckmäßig ist die polymerhaltige Beschichtung aufgespritzt. Das Aufbringen der Beschichtung mittels Spritzverfahren stellt nicht nur eine fertigungstechnisch einfache und hocheffiziente, sondern zudem auch kostengünstige Möglichkeit dar.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist in dem Nebenauslassdrehschieber ein Gewicht angeordnet, welches durch seine Fliehkraft beim Betrieb der Axialkolbenmaschine einer Druckkraft in einem sich im Arbeitstakt befindlichen Zylinder entgegenwirkt. Ein derartiges Gewicht kann beispielsweise in den kohlenstoffhaltigen oder polymerhaltigen Werkstoff eingeschlossen oder am Grundkörper befestigt werden, wobei durch die im Betrieb auftretende Fliehkraft das Gewicht eine durch zwischen Zylinderwandung und Nebenauslassdrehschieber wirkende und eine Verformung der Welle bzw. des Nebenauslassdrehschiebers bewirkende Druckkraft, zumindest teilweise kompensiert wird. Wie gesagt, kann ein derartiges Gewicht entweder am Nebenauslassdrehschieber befestigt oder zumindest teilweise in dessen Material eingebettet sein.
  • Der Nebenauslassdrehschieber kann mittels einer Passfeder auf der Welle fixiert werden so das eine Drehmitnahme des Nebenauslassdrehschiebers durch die Welle sichergestellt ist.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine,
  • 2 eine Detaildarstellung aus 1 im Bereich eines Nebenauslassdrehschiebers mit einer polymer- oder kohlenstoffhaltigen Beschichtung,
  • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit einem Nebenauslassdrehschieber aus einem Werkstoff, der zumindest teilweise aus Kohlenstoff oder aus einem Polymer ausgebildet ist.
  • 4 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Nebenauslassdrehschieber.
  • Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1 einen in einem Gehäuse 2 drehbar gelagerten Rotor 3 mit einer Welle 4 auf. Ringförmig um und parallel zum Rotor 3 sind dabei Zylinder 5 angeordnet, in welchen Kolben 6 translatorisch, mittels eines expandierenden Arbeitsmediums 7, verstellbar sind. Jedem Zylinder 5 ist dabei in einem Zylinderkopf 8 eine Einlassöffnung 9 und im Gehäuse 2 Auslassöffnungen 10 zugeordnet, wobei über die Einlassöffnung 9 das Arbeitsmedium 7 in den Zylinder 5 einströmen und über die Auslassöffnung 10 wieder aus diesem entweichen kann. Drehfest mit der Welle 4 verbunden ist ein Nebenauslassdrehschieber 11 mit einer Nebenauslassöffnung 12 (Ablassöffnung), die drehwinkelabhängig über einen Entlüftungskanal 13 mit einem der Zylinder 5 zu dessen Entlüftung verbunden ist bzw. verbindbar ist (vgl. auch die 2 bis 4). Erfindungsgemäß weist nun dieser Nebenauslassdrehschieber 11 einen, den Gleitreibungswiderstand reduzierenden Werkstoff auf, der zumindest teilweise aus Kohlenstoff oder aus einem Polymer ausgebildet ist. Da der Nebenauslassdrehschieber 11 quasi kraftfrei mit dreht und keine großen Kräfte übertragen muss, kann somit der komplette Nebenauslassdrehschieber 11 aus einem Werkstoff mit einem hohen Kohlenstoffgehalt gefertigt werden. Solch ein Werkstoff ist nicht nur temperaturbeständig und hat selbstschmierende Eigenschaften, sondern er ist darüber hinaus auch feinverschleißfähig und kann sich dadurch in einen gleichbleibenden Betriebszustand "einschleifen". Solch ein Nebenauslassdrehschieber 11 kann beispielsweise durch Urformen, also Verpressen zu einem Grünling und anschließendem Glühen kostengünstig und mit hoher Maßhaltigkeit hergestellt werden, und ist zudem deutlich leichter als ein aus dem Stand der Technik bekannter Nebenauslassdrehschieber aus Stahl. Ein solcher Nebenauslassdrehschieber 11 ist beispielsweise in der Detaildarstellung der 3 und 4 gezeigt. Der Nebenauslassdrehschieber 11 kann mit einer Passfeder 25 in Umfangsrichtung auf der Welle 4 gesichert sein.
  • Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass der Nebenauslassdrehschieber 11 einen aus Blech tiefgezogenen, topfförmigen Grundkörper 14 aufweist (vgl. 2), der eine kohlenstoffhaltige Beschichtung 15 oder eine polymerhaltige Beschichtung 16 besitzt. Diese beiden Beschichtungen 15, 16 ermöglichen ebenfalls ein sich Einschleifen und reduzieren zudem den Gleitwiderstand, was vorteilhaft für den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 ist.
  • Der Grundkörper 14 weist gemäß den 2 und 3 einen umgeformten Kragen 17 auf, über welchen der Grundkörper 14 mit der Welle 4 verschweißt, verlötet, verpresst oder verklebt ist. Ein solcher Kragen 17 kann selbstverständlich auch bei einem Nebenauslassdrehschieber 11 vorgesehen werden, der komplett aus einem kohlenstoffhaltigen oder einem polymerhaltigen Werkstoff ausgebildet ist, wie dies gemäß der 3 dargestellt ist.
  • Um den Nebenauslassdrehschieber 11 besser und stabiler lagern zu können, kann der topfförmige Grundkörper 13 bzw. ein in dieser Weise ausgestalteter topfförmiger Nebenauslassdrehschieber 11 mit einem Deckel 18 (vgl. die 2 und 3) verschlossen sein, wobei dieser Deckel 18 ebenfalls mit der Welle 4 verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet, verpresst oder verklebt sein kann. In dem Deckel 18 selbst sind Öffnungen 19 vorgesehen, über welche das aus dem jeweiligen Zylinder 5 über den Entlüftungskanal 13 und die Nebenauslassöffnung 12 ausgestoßene Arbeitsmedium 7 abgeleitet werden kann. Hierzu ist beispielsweise zusätzlich ein Hinterschnitt 20 an einem dem Deckel 18 benachbarten Lager 21 vorgesehen. Der Strömungsquerschnitt durch das Lager 21 selbst wäre unter Umständen zu gering.
  • Um einen Gleitreibungswiderstand im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 weiter reduzieren zu können, kann auch zumindest eine mit einem Nebenauslassdrehschieber 11 in Kontakt stehende Gehäusewand 22 mit einer den Gleitreibungswiderstand reduzierenden polymerhaltigen Beschichtung 16 versehen sein.
  • Eine derartige polymerhaltige Beschichtung 16 kann beispielsweise eine Matrix aus einem Kunststoff aus polymerischem Polyimid-/-amidmaterial aufweisen, das über die gesamte Matrix verteilt folgende Zusammensetzung aufweist: 10–25 Vol.-% Aluminiumpulver, bevorzugt 12,5 Vol.-% Aluminiumpulver, 2 bis 8 Vol.-% Fluorpolymer, bevorzugt bis 6–8 Vol.-% Fluorpolymer, 2 bis 10Vol.-% Silan, bevorzugt 3 bis 8 Vol.-% Silan, besonders bevorzugt bis 3–6 Vol.-% Silan und zu übrigen Teilen das Polyimid/-amidharz ohne zufällige Verunreinigungen. Durch den Zusatz von Silanen kann insbesondere die Stabilität der Polyimid-/amidmatrix verbessert werden, ohne die hierfür bislang erforderlichen Füllstoffe. Durch die Polyimid-/-amidharzmatrix kann auch eine hohe chemische Beständigkeit, sowie eine hohe mechanische und thermische Belastbarkeit erreicht werden. Der Zusatz von ca. 2 bis 8 Vol.-% Fluorpolymer, bevorzugt bis 6–8 Vol.-% Fluorpolymer, bewirkt die gewünschte Verringerung des Reibungskoeffizienten, wobei als Fluorpolymer beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) verwendet werden kann. Selbstverständlich können auch weitere Fluorpolymere, wie beispielsweise fluoriertes Ethylenpropylen (FEP) eingesetzt werden. Mittels dieser Fluorpolymere lassen sich insbesondere die Gleiteigenschaften deutlich verbessern.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Aluminiumpulver Teilchen in Form von dünnen Schuppen mit einer Größe von ca. 1 bis 40 µm, vorzugsweise 1 bis 5 µm, auf. Durch eine derartige Größenverteilung der Aluminiumteilchen kann die Verschleißbeständigkeit deutlich erhöht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die polymerhaltige Beschichtung Farbpigmente, insbesondere 5–20 Vol.-% Kupferphthalocyanin, auf die, die Polymerbeschichtung blau einfärbt. So lässt sich eventueller Abrieb bei Verschleiß schnell und sicher feststellen.
  • An Stelle der polymerhaltigen Beschichtung 16 kann selbstverständlich auf den Grundkörper 14 oder generell auf den Nebenauslassdrehschieber 11 eine kohlenstoffhaltige Beschichtung 15 aufgebracht sein oder aber der Nebenauslassdrehschieber 11 ist gänzlich aus einem solchen Werkstoff 15 oder 16 ausgebildet.
  • Betrachtet man nochmals die 4, so kann man an dieser eine Ansicht des Nebenauslassdrehschiebers 11 mit der Nebenauslassöffnung 12 erkennen, über welche eine Entlüftung eines jeweiligen Zylinders 5 gesteuert wird.
  • Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Nebenauslassdrehschieber 11 kann nicht nur ein im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten und aus Stahl ausgebildeten Nebenauslassdrehschieber deutlich leichteres Bauteil geschaffen werden, sondern es können auch größere Fertigungstoleranzen kompensiert werden, erfindungsgemäße Nebenauslassdrehschieber 11 aufgrund seiner Feinverschleißfähigkeit in der Lage ist, sich in einen gleichbleibenden Betriebszustand "einzuschleifen".
  • Darüber hinaus kann in dem Nebenauslassdrehschieber 11 ein Gewicht 22 angeordnet sein, welches einseitig angeordnet ist und durch seine Fliehkraft bei Rotation derart auf die Welle 4 und den Nebenauslassdrehschieber 11 wirkt, dass eine durch zwischen Wandung 23 und Nebenauslassdrehschieber 11 wirkende Druckkraft, welche eine Verformung des Nebenauslassdrehschiebers 11 bzw. der Welle 4 bewirken möchte, zumindest teilweise kompensieren kann (vgl. 2). Das Gewicht 22 kann dabei als Zusatzgewicht ausgebildet sein und am Nebenauslassdrehschieber 11 befestigt werden bzw. in dessen Material zumindest teilweise eingebettet werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass an Stelle des Gewichts 22 eine Materialanhäufung des Werkstoffs des Nebenauslassdrehschiebers 11 vorgesehen wird, die dann die gewünschten Fliehkräfte bewirkt.
  • Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1 kann dabei Bestandteil eines Wärmerückgewinnungssystems 24 in einem nicht näher bezeichneten Kraftfahrzeug sein, so dass beispielsweise eine Erhitzung der Arbeitsmediums 7 beispielsweise mittels heißem Abgas einer Brennkraftmaschine erfolgt. Hierdurch ist es möglich, thermische Energie in mechanische Energie umzuwandeln und dadurch Energie rückzugewinnen.
  • 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 102011118622 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Axialkolbenmaschine (1), – mit einem in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten Rotor (3) mit einer Welle (4), – mit ringförmig um den Rotor (3) angeordneten Zylindern (5), in welchen Kolben (6) translatorisch verstellbar angeordnet sind, – wobei jedem Zylinder (5) in einem Zylinderkopf (8) eine Einlassöffnung (9) und im Gehäuse (2) mindestens eine Auslassöffnung (10) zugeordnet ist, – mit einem drehfest mit der Welle (4) verbundenen Nebenauslassdrehschieber (11) mit einer Nebenauslassöffnung (12), die drehwinkelabhängig mit einem Entlüftungskanal (13) einem der Zylinder (5) zu dessen Entlüftung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenauslassdrehschieber (11) zumindest teilweise aus einem, den Gleitreibungswiderstand reduzierenden Werkstoff ausgebildet ist, der zumindest Kohlenstoff oder Polymer aufweist.
  2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenauslassdrehschieber (11) einen aus Blech tiefgezogenen, topfförmigen Grundkörper (14) aufweist, der eine kohlenstoffhaltige Beschichtung (15) oder eine polymerhaltige Beschichtung (16) aufweist.
  3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) einen umgeformten Kragen (17) aufweist, über welchen er drehfest mit der Welle (4) verbunden, insbesondere verschweißt, verlötet, verpresst oder verklebt, ist.
  4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der topfförmige Grundkörper (14) mit einem Deckel (18) verschlossen ist, der drehfest mit der Welle (4) verbunden, insbesondere verschweißt, verlötet, verpresst oder verklebt, ist.
  5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Nebenauslassdrehschieber (11) komplett aus dem kohlenstoffhaltigen oder polymerhaltigen Werkstoff ausgebildet ist, oder – dass der Nebenauslassdrehschieber (11) komplett aus einem kohlenstoffhaltigen Werkstoff ausgebildet ist und eine polymerhaltige Beschichtung (16) aufweist.
  6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenauslassdrehschieber (11) mit einer Passfeder (25) in Umfangsrichtung auf der Welle (4) gesichert ist.
  7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine mit dem Nebenauslassdrehschieber (11) in Kontakt stehende Gehäusewand mit einer den Gleitreibungswiderstand reduzierenden polymerhaltigen Beschichtung (16) versehen ist.
  8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, die polymerhaltige Beschichtung (16) eine Matrix aus einem Kunststoff aus polymerischem Polyimid-/-amidmaterial aufweist, das über die gesamte Matrix verteilt folgende Zusammensetzung aufweist: – 5 bis 25 Vol.-% Aluminiumpulver, vorzugsweise 10 bis 20 Vol.-% Aluminiumpulver, – 2 bis 8 Vol.-% Fluorpolymer, vorzugsweise 6 bis 8 Vol.-% Fluorpolymer, – 2 bis 10 Vol.-% Silan, vorzugsweise 3 bis 8 Vol.-% Silan – und zu übrigen Teilen das Polyimid/-amidharz ohne zufällige Verunreinigungen.
  9. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerhaltige Beschichtung (16) noch Farbpigmente, insbesondere 5–20 Vol.-% Kupferphthalocyanin, aufweist.
  10. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumpulver Teilchen in Form von dünnen Schuppen mit einer Größe von 1 bis 40 µm aufweist.
  11. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorpolymer ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst: Polytetrafluorethylen (PTFE) und fluorierten Ethylen-Propylen (FEP).
  12. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Silanmaterial ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: gamma-Aminopropyl-triethoxysilan und Bis-(gamma-Trimethoxy-silylpropyl)-amin.
  13. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerhaltige Beschichtung (16) aufgespritzt ist.
  14. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Nebenauslassdrehschieber (11) ein Gewicht (22) angeordnet ist, welches durch seine Fliehkraft einer Druckkraft in einem sich im Arbeitstakt befindlichen Zylinder (5) entgegen wirkt.
  15. Wärmerückgewinnungssystem (24) in einem Kraftfahrzeug mit einer Axialkolbenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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