DE112014003418B4 - Rotorpumpe mit fester Schiene und Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene - Google Patents

Rotorpumpe mit fester Schiene und Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene Download PDF

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Abstract

Rotorpumpe mit fester Schiene, umfassend einen Zylinder (1, 1'), Zylinderendabdeckungen (2) und einen Rotor (3, 3'), wobei die Zylinderendabdeckungen (2) beidseitig an dem Zylinder (1, 1') angeordnet sind, wobei der Rotor (3, 3') in dem Zylinder (1, 1') angeordnet ist, wobei eine Rotorwelle (4) durch den Rotor (3, 3') hindurchgeht, wobei die Zylinderendabdeckungen (2) fest mit dem Zylinder (1, 1') verbunden sind, wobei der Rotor (3, 3') innen tangential an der Innenwand des Zylinders (1, 1') anliegt, wobei eine erhöhte feste Schiene (8, 8') an der Innenseite der Zylinderendabdeckung (2) an wenigstens einer Seite des Zylinders (1, 1') befestigt ist, wobei die feste Schiene (8, 8') und der Zylinder (1, 1') konzentrisch angeordnet sind, wobei die Rotorwelle (4) durch die Zylinderendabdeckungen (2) und die feste Schiene (8, 8') hindurchgeht, wobei mehrere Kolben (6) entlang der äußeren Umfangsfläche des Rotors (3, 3') angeordnet sind, wobei jeder Kolben (6) mittels einer Kolbendrehachse (7) drehbar mit dem Rotor (3, 3') verbunden ist, wobei die Kolbendrehachsen (7) an dem Rotor (3, 3') befestigt sind, wobei der Kolben (6) eine kreisförmige Schwenkbewegung um die Kolbendrehachse (7) ausführt, wobei an dem Rotor (3, 3') mehrere Kolbennuten (5) vorgesehen sind, wobei die Kolbennuten (5) durch die zwei axialen Enden des Rotors (3, 3') hindurchgehen, wobei die Kolben (6) in den Kolbennuten (5) angeordnet sind, wobei jeder Kolben (6) eine obere gekrümmte Fläche (12), eine untere gekrümmte Fläche (10) und eine seitliche gekrümmte Fläche (11) aufweist, wobei die Verbindungslinien zwischen den drei Winkeln des Kolbens (6) ein gleichseitiges Dreieck bilden, wobei sich die Achsenmitte der Kolbendrehachse (7) auf einer umlaufenden Linie mit einem gleichbleibenden Radius konzentrisch mit dem Rotor (3, 3') befindet, wobei der Spitzenwinkel des Kolbens (6) immer mit der Innenwand des Zylinders in Kontakt steht, wobei die untere gekrümmte Fläche (10) des Kolbens (6) außenseitig tangential an der äußeren Umfangsfläche der festen Schiene (8, 8') anliegt, und wobei der Kolben (6) eine kurvenförmige Bewegung um die feste Schiene (8, 8') ausführt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorpumpe und insbesondere eine Rotorpumpe mit fester Schiene und einen Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene.
  • Dokument US 6 637 383 B2 zeigt herkömmliche Drehkraftvorrichtungen, welche beispielsweise Verbrennungsmotoren sein können, bei welchen ein darin vorgesehener Rotor mindestens zwei Schwenkkolben umfasst. Dokument CN 1 129 288 A bezieht sich auf eine Pendelwalzenschaufelpumpe, welche einen Stator, vordere und hintere Endabdeckungen und eine Pumpenwelle beinhaltet, wobei an einem Pumpenrotor eine schaufelförmige Aussparung ausgebildet ist, in welcher eine Pendelwalzenschaufel angeordnet ist, wobei die Pumpenwelle und ein vorderes Ende des Rotors jeweils mit einer Regelmutter und einem Lochfederhaltering ausgestattet sind, um die axiale Position des Rotors zu regulieren. Dokument US 2005/0053509 A1 beschreibt eine Exzenterrotorpumpe mit Scharnierschaufel, die zur Verwendung als Lader für Verbrennungsmotoren sowie zum Fördern von komprimierbaren oder nicht-komprimierbaren Flüssigkeiten geeignet ist. Die Druckschrift DE 10 2011 118 245 A1 beschreibt ferner einen regelbaren Flügelzellenkompressor mit einem einteiligen oder mehrteiligen exzentrischen Gehäuse.
  • Auf dem Gebiet der Motoren werden aktuell hauptsächlich sich alternierend bewegende Kolbenmotoren, Rotormotoren und Turbinenmotoren verwendet, wobei es bei den sich alternierend bewegenden Kolbenmotoren immer noch schwierig ist, die Anforderungen von derzeit gängigen Maschinen bezüglich Bewegungszuständen mit hohen Drehgeschwindigkeiten zu erfüllen, da diese durch deren körpereigene Strukturen und Bewegungsmodi beschränkt sind, obwohl die Eigenschaften der sich alternierend bewegenden Kolbenmotoren, welche die ältesten Beispiele für Motoren darstellen, durch ständige technische Veränderungen und Verbesserungen stark verbessert wurden. Um das oben genannte Problem zu lösen, sind im richtigen Moment die Rotormotoren entwickelt worden, wobei Wankel - Rotormotoren typische Rotormotoren sind. Im Vergleich mit den vorhergehenden sich alternierend bewegenden Kolbenmotoren weisen die Wankel - Rotormotoren als wesentliche Vorteile eine einfache Struktur und eine hohe Effizienz und dergleichen auf, wobei der besondere dreieckige Rotor des Wankel - Rotormotors jedoch offensichtliche Mängel im konkreten Anwendungsfall hat, und wobei die Oberfläche von jedem Endwinkel des dreieckigen Rotors, die mit der Innenwand eines Zylinders in Kontakt steht, äußerst schmal und klein ist, sodass die Probleme einer geringen Dichtheit und eines großen Kraftstoffverbrauchs an mitverbranntem Gas in einer Verbrennungskammer nur schwer gelöst werden können, indem einfach eine einzelne Ritzanordnung an jedem Endwinkel vorgesehen wird. Somit ist es schwierig die Effizienz des Motors vollständig auszunutzen, was auch einer der Hauptgründe dafür ist, dass die Rotormotoren die sich alternierend bewegenden Kolbenmotoren nur schwer ersetzen können. Die Turbinenmotoren haben bedeutende Leistungsmerkmale, aber wenn das Preis-Leistungs-Verhältnis berücksichtigt wird, sind die Turbinenmotoren hauptsächlich zur Anwendung in Situationen geeignet, bei denen ein Langzeitbetrieb mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erfolgt. Beispielsweise werden Turbinenmotoren als Flugzeugtriebwerke verwendet. Zusammenfassend weisen Rotormotoren eindeutige Vorteile im Bereich der Automobilmotoren auf, wobei die Rotormotoren umfangreiche Entwicklungschancen bieten, wenn die bestehenden technischen Mängel überwunden werden können.
  • Außerdem haben mit der zunehmenden Bedeutung der Konzepte des Umweltschutzes und der Energieeinsparung in vielen Ländern die Beschränkungsrichtlinien zur Schadstoffreduzierung von Motoren immer mehr zugenommen und die Behandlungsmaßnahmen sind zunehmend strenger geworden. Die Turboladertechnologie stellt einen der Ansätze zur Verbesserung der Effizienz von Motoren und zur effektiven Energieeinsparung dar und ist weitverbreitet. Aber die Durchführung einer Turboaufladung ist auf den Einsatz von Kompressoren angewiesen, wobei die Turboladertechnologie gegenwärtig universell angewendet wird, obwohl der Effekt der Energieeinsparung durch den Ausstoß von Abgasen erreicht wird. Der größte Nachteil der Turboladerbetriebsweise besteht darin, dass der Turboladereffekt bei Betriebszuständen mit niedrigen Geschwindigkeiten nicht sichtbar ist. Die anderen Arten von mechanischen Ladern haben ferner den Nachteil, dass die kinetische Energie der Motoren in unterschiedlichem Ausmaß verlorengeht. Demnach ist eine technische Anlage zur Turboaufladung erforderlich, welche stabile Aufladungsbedingungen einrichten kann, welche für Betriebszustände mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten beibehalten werden, und bei welcher der Verlust an kinetischer Energie der Motoren verringert wird, sodass für Rotormotoren ein Energieeinsparungseffekt mit hoher Effizienz erreicht wird.
  • Um die Mängel zu überwinden, die bei herkömmlichen Motoren bestehen, stellt die vorliegende Erfindung eine Rotorpumpe mit fester Schiene bereit und einen Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen, der mehrere miteinander verbundene Rotorpumpen mit festen Schienen umfasst, wobei der Motor eine kompakte Struktur, ein kleines Volumen, ein geringes Gewicht, einen stabilen Betrieb, eine gute Dichtbarkeit, eine stabile Aufladeleistung, einen hohen Wirkungsgrad und einen bemerkenswerten Energieeinsparungseffekt aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung wird verwirklicht, indem die nachfolgende technische Anordnung bereitgestellt wird: eine Rotorpumpe mit fester Schiene umfasst einen Zylinder, Zylinderendabdeckungen und einen Rotor, wobei die Zylinderendabdeckungen an den beiden Seiten des Zylinders angeordnet sind, wobei der Rotor in dem Zylinder angeordnet ist, wobei sich eine Rotorwelle durch den Rotor erstreckt, wobei die Zylinderendabdeckungen fest mit dem Zylinder verbunden sind, wobei der Rotor inwendig tangential an der Innenwand des Zylinders anliegt, wobei eine erhöhte feste Schiene an der Innenseite der Zylinderendabdeckung an wenigstens einer Seite des Zylinders angebracht ist, wobei die feste Schiene und der Zylinder konzentrisch angeordnet sind, wobei die Rotorwelle durch die Zylinderendabdeckungen und die feste Schiene hindurchgeht, wobei mehrere Kolben entlang der äußeren Umfangsfläche des Rotors angeordnet sind, wobei jeder Kolben mittels einer Kolbendrehachse drehbar mit dem Rotor verbunden ist, wobei die Kolbendrehachsen an dem Rotor befestigt sind, wobei der Kolben eine kreisförmige Schwingbewegung um die Kolbendrehachse ausführt, wobei an dem Rotor Kolbennuten vorgesehen sind, wobei die Kolbennuten durch die zwei axialen Enden des säulenförmigen Rotors hindurchgehen, wobei die Kolben in den Kolbennuten aufgenommen sind, wobei jeder Kolben eine obere gekrümmte Fläche, eine untere gekrümmte Fläche und eine seitliche gekrümmte Fläche aufweist, wobei die Achsenmitte der Kolbendrehachse auf einer umlaufenden Linie mit gleichem Radius konzentrisch mit dem Rotor positioniert ist, wobei die Verbindungslinien zwischen den drei Winkeln des Kolbens ein gleichseitiges Dreieck bilden, wobei der Spitzenwinkel des Kolbens immer mit der Innenwand des Zylinders in Kontakt steht, wobei die untere gekrümmte Fläche des Kolbens außenseitig tangential an der äußeren Umfangsfläche der festen Schiene anliegt, und wobei der Kolben eine kurvenförmige Bewegung um die feste Schiene ausführt.
  • In der vorliegenden Erfindung kann der Rotor ein säulenförmiger Rotor sein, wobei die Seitenfläche des säulenförmigen Rotors mit einer ringförmigen Rille ausgebildet ist, und wobei sich die feste Schiene zu der Innenseite der ringförmigen Rille an der Endfläche des säulenförmigen Rotors erstreckt.
  • Der Zylinder ist ein zylindrischer Zylinder. Die feste Schiene ist eine säulenförmige feste Schiene. Der Rotor ist fest auf die Rotorwelle aufgesteckt. Der Rotor und die Rotorwelle sind konzentrisch angeordnet. Der säulenförmige Rotor ist exzentrisch in dem zylindrischen Zylinder angeordnet, wobei der Wert der Exzentrizität zwischen dem säulenförmigen Rotor und dem zylindrischen Zylinder gleich dem Wert der Radiusdifferenz zwischen dem säulenförmigen Rotor und dem zylindrischen Zylinder ist. Die Rotorwelle geht exzentrisch durch die Zylinderendabdeckungen und die säulenförmige feste Schiene hindurch, wobei der Abstand zwischen der Achsenmitte der Kolbendrehachse und der äußeren umlaufenden Linie der ringförmigen Rille weniger als die Hälfte der Radiusdifferenz zwischen der ringförmigen Rille und dem säulenförmigen Rotor beträgt, und wobei der Kolben eine kreisförmige Bewegung um die säulenförmige feste Schiene ausführt. Wenn der Kolben ein fächerförmiger Kolben ist, sind die Radien der unteren gekrümmten Fläche und der seitlichen gekrümmten Fläche des Kolbens jeweils gleich dem Wert der Radiusdifferenz zwischen dem zylindrischen Zylinder und der säulenförmigen festen Schiene, wobei die Radianten der unteren gekrümmten Fläche und der seitlichen gekrümmten Fläche jeweils 60 DEG betragen, wobei der Radiant der oberen gekrümmten Fläche gleich dem Radianten der Innenwand des zylindrischen Zylinders ist. Die obere gekrümmte Fläche liegt inwendig tangential an der Kolbendrehachse an und der Bewegungsbereich der unteren gekrümmten Fläche geht nicht über die äußere Umfangsfläche des säulenförmigen Rotors hinaus. Bezogen auf den inneren Berührungspunkt zwischen dem säulenförmigen Rotor und der Innenwand des zylindrischen Zylinders, ist die linke Zylinderwand mit wenigstens zwei Einlässen ausgebildet und die rechte Zylinderwand ist mit einem Auslass ausgebildet, wenn der säulenförmige Rotor im Uhrzeigersinn betrieben wird, wobei, wenn der säulenförmige Rotor gegen den Uhrzeigersinn betrieben wird, die rechte Zylinderwand mit wenigstens zwei Einlässen ausgebildet ist und die linke Zylinderwand mit einem Auslass ausgebildet ist.
  • Die säulenförmige feste Schiene kann eine Hülse sein, wobei die Hülse zylindrisch ist, wobei eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung jeweils an der Innenfläche und der Außenfläche der Hülse und nahe an den Zylinderendabdeckungen ausgebildet sind, wobei eine zugehörige Außenverzahnung an der Außenfläche der Rotorwelle angeordnet ist, und wobei die Innenverzahnung an der Innenfläche der Hülse mit der Außenverzahnung an der Außenfläche der Rotorwelle in Eingriff gebracht wird, und wobei die Endfläche von wenigstens einer Seite des säulenförmigen Rotors fest mit einem innenverzahnten Ring verbunden ist, wobei eine Innenverzahnung des innenverzahnten Rings mit der Au-ßenverzahnung der Hülse in Eingriff gebracht wird, und wobei die äußere glatte Umfangsfläche der Hülse die untere gekrümmte Fläche des Kolbens immer berührt.
  • Die Rotorwelle und die säulenförmige feste Schiene können in einer integrierten Struktur gefertigt sein. Die säulenförmige feste Schiene geht exzentrisch durch die Zylinderendabdeckungen und den Rotor hindurch. Die Zylinderendabdeckung, welche der Endfläche der säulenförmigen festen Schiene entspricht, ist mit einer kreisförmigen Rille ausgebildet. Die säulenförmige feste Schiene und der zylindrische Zylinder sind konzentrisch. Der Rotor ist ein zylindrischer Rotor und beinhaltet einen Rotorring und feste Ringe, die an den beiden Enden des Rotorrings befestigt sind, wobei sich die festen Ringe in das Innere der kreisförmigen Rillen an den Zylinderendabdeckungen erstrecken, wobei an der Innenfläche von jedem festen Ring eine Innenringverzahnung vorgesehen ist, wobei eine zugehörige Au-ßenringverzahnung an der Außenfläche der säulenförmigen festen Schiene vorgesehen ist, und wobei die Innenringverzahnung mit der Außenringverzahnung in Eingriff steht.
  • Ein Kolbenträger kann zwischen der unteren gekrümmten Fläche des Kolbens und der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene vorgesehen sein, wobei jeder Kolben einem Träger zugeordnet ist, wobei die Träger synchron zu den Kolben eine kreisförmige Bewegung entlang der säulenförmigen festen Schiene ausführen. Der Kolbenträger umfasst eine obere gekrümmte Fläche und eine untere gekrümmte Fläche, wobei der Radiant der oberen gekrümmten Fläche gleich dem Radianten der unteren gekrümmten Fläche des Kolbens ist, wobei der Radiant der unteren gekrümmten Fläche gleich dem Radianten der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene ist, und wobei die Längen der oberen gekrümmten Fläche und der unteren gekrümmten Fläche des Kolbenträgers nicht größer als die Länge der unteren gekrümmten Fläche des Kolbens sind. Der Zylinder kann auch ein ellipsenförmiger Zylinder sein, wobei die feste Schiene gleichzeitig eine ellipsenförmige feste Schiene ist. Der säulenförmige Rotor und der ellipsenförmige Zylinder sind konzentrisch angeordnet und die Rotorwelle geht konzentrisch durch die ellipsenförmige feste Schiene und die Zylinderendabdeckungen hindurch. Dadurch sind der säulenförmige Rotor, die Rotorwelle, die ellipsenförmige feste Schiene und der ellipsenförmige Zylinder konzentrisch angeordnet, wobei die Abstände zwischen der Außenfläche der ellipsenförmigen festen Schiene und der Innenfläche des ellipsenförmigen Zylinders an jedem Punkt gleich sind, und wobei der Kolben eine ellipsenförmige kurvenförmige Bewegung rund um die ellipsenförmige feste Schiene ausführt. Wenn der Kolben ein fächerförmiger Kolben ist, sind die Radien der unteren gekrümmten Fläche und der seitlichen gekrümmten Fläche des Kolbens gleich dem Abstand zwischen der Innenfläche des ellipsenförmigen Zylinders und der Außenfläche der ellipsenförmigen festen Schiene, wobei die Radianten der unteren gekrümmten Fläche und der seitlichen gekrümmten Fläche jeweils 60 DEG betragen, wobei der Radiant der oberen gekrümmten Fläche kleiner ist als der Minimalradiant der Innenwandkrümmung des ellipsenförmigen Zylinders, wobei die obere gekrümmte Fläche inwendig tangential an der Kolbendrehachse anliegt, und wobei der Bewegungsbereich der unteren gekrümmten Fläche die äußere Umfangsfläche des säulenförmigen Rotors nicht überschreitet. Begrenzt durch den Berührungspunkt zwischen dem säulenförmigen Rotor und der Innenwand des ellipsenförmigen Zylinders wird ein linkes und ein rechtes Hohlraumvolumen gebildet, welche zueinander symmetrisch sind, wobei die beiden Hohlraumvolumina inwendig jeweils mit einem Einlass und einem Auslass versehen sind, und wobei die beiden Hohlraumvolumina gleichzeitig eine Luftansaugung und einen Luftausstoß ausführen.
  • Ein Winkel der oberen gekrümmten Fläche, der mit der Innenwand des zylindrischen Zylinders in Kontakt steht, ist ein Spitzenwinkel. Der Spitzenwinkel des Kolbens kann mit einer Dichtungseinheit ausgebildet sein, wobei die Dichtungseinheit ein halbsäulenförmiges Hauptdichtungsband und fächerförmige Klemmplatten beinhaltet, wobei eine Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands mit der Innenwand des Zylinders in Kontakt steht, wobei die Radianten derjenigen Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands, welche mit der Innenwand des Zylinders in Kontakt steht, und der Innenwand des zylindrischen Zylinders gleich sind, wobei der Kreismittelpunkt des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands auf der Berührungslinie zwischen dem Spitzenwinkel des Kolbens und der Innenwand des zylindrischen Zylinders angeordnet ist, wobei an der Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands, welche mit der Innenwand des Zylinders in Kontakt steht, wenigstens eine Dichtungsnut vorgesehen ist, wobei ein Dichtungsband in der Dichtungsnut angeordnet ist, wobei die fächerförmigen Klemmplatten jeweils an den beiden Enden des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands angeordnet sind, wobei die fächerförmigen Klemmplatten und das halbsäulenförmige Hauptdichtungsband konzentrisch sind, wobei jeweils eines der Enden der fächerförmigen Klemmplatten mit dem halbsäulenförmigen Hauptdichtungsband fest verbunden ist, wobei die Innenseiten der anderen Enden der fächerförmigen Klemmplatten jeweils mit einem vorstehenden bogenförmigen Streifen versehen sind, wobei eine bogenförmige Rille passend an dem fächerförmigen Kolben ausgebildet ist, und wobei die vorstehenden bogenförmigen Streifen jeweils in einer bogenförmigen Rille aufgenommen sind.
  • Um die Trägheitskraft im Betrieb zu verringern, kann der fächerförmige Kolben als Hohlstruktur geformt sein, um dadurch das Gewicht des Kolbens zu reduzieren, und die untere gekrümmte Fläche des Kolbens ist mit einer Hohlraumöffnung ausgebildet. Jede Zylinderendabdeckung ist mit einer Rotorkühlöffnung ausgebildet, die mit der festen Schiene und den Kolbennuten in Verbindung steht, wobei die bewegten Teile unter Verwendung eines zirkulierenden Öls gekühlt werden.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet außerdem einen Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen, der sich aus wenigstens zwei Rotorpumpen mit festen Schienen zusammensetzt, die durch eine kombinierte Verbindung an der gleichen Rotorwelle angeordnet sind.
  • Der Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen ist mittels einer festen Verbindung aus einer Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Kompressor verwendet wird, und einer Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, zusammengesetzt, oder setzt sich aus einer Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Kompressor verwendet wird, und zwei Rotorpumpen mit festen Schienen, die als Verbrennungsmotoren verwendet werden, zusammen, welche miteinander fest verbunden sind, oder ist mittels einer festen Verbindung aus einer Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, und zwei Rotorpumpen mit festen Schienen, die als Kompressoren verwendet werden, zusammengesetzt.
  • Die Zylinderendabdeckungen von zwei benachbarten Rotorpumpen mit festen Schienen sind in einer ganzheitlichen Struktur gefertigt, sodass eine gemeinsame Zylinderendabdeckung gebildet wird. Zwei benachbarte Zylinderendabdeckungen können fest miteinander verbunden sein.
  • Die gemeinsame Zylinderendabdeckung von zwei benachbarten Rotorpumpen mit festen Schienen ist mit wenigstens einem zylindrischen Luftdüsenmikroloch ausgebildet, wobei das Luftdüsenmikroloch als Auslass derjenigen Rotorpumpe mit fester Schiene dient, welche als Kompressor eingesetzt wird, und als Einlass derjenigen Rotorpumpe mit fester Schiene dient, welche als Verbrennungsmotor eingesetzt wird, wobei der Zylinder der Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor eingesetzt wird, außerdem nahe dem Luftdüsenmikroloch eine Kraftstoffdüse und wenigstens eine Zündkerze aufweist. Unter der Voraussetzung, dass die Radien der benachbarten Zylinder gleich sind, ist die axiale Länge der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Kompressor verwendet wird, größer als die axiale Länge der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, wobei das Zylindervolumen der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Kompressor verwendet wird, größer ist als das Zylindervolumen der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Verbrennungsmotor genutzt wird.
  • Bezogen auf eine Zylinderdurchmesserlinie, welche durch den Berührungspunkt zwischen der Innenwand des zylindrischen Zylinders und dem säulenförmigen Rotor hindurchgeht, ist ein radialer Abweichungswinkel zwischen den Zylindern von zwei benachbarten säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen definiert, wobei der Abweichungswinkel nicht größer als 60 DEG ist.
  • Der säulenförmige Rotor (zwischen benachbarten fächerförmigen Kolben) der Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, ist mit einer Verbrennungsrille ausgebildet.
  • Wenn der säulenförmige Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen zwei säulenförmige Rotorpumpen mit festen Schienen umfasst, welche als Kompressoren genutzt werden und das gleiche Zylindervolumen aufweisen, und eine säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene beinhaltet, die als Verbrennungsmotor genutzt wird, ist die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor dient, zwischen den beiden säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen, die als Kompressoren genutzt werden, angeordnet und das Volumen des Zylinders in der Mitte ist kleiner als die Summe der Volumina der Zylinder an den beiden Seiten.
  • Wenn der säulenförmige Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen zwei säulenförmige Rotorpumpen mit festen Schienen, welche als Verbrennungsmotoren genutzt werden und das gleiche Zylindervolumen aufweisen, und eine säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene beinhaltet, die als Kompressor genutzt wird, ist die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Kompressor genutzt wird, zwischen den beiden säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen angeordnet, die als Verbrennungsmotoren genutzt werden, und das Volumen des Zylinders in der Mitte ist größer als die Summe der der Volumina der Zylinder an den beiden Seiten.
  • Die vorliegende Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Effekte auf:
    1. (1) Da in der Rotorpumpe mit fester Schiene gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet ist, dass eine konzentrische Anordnung der festen Schiene und der Innenwand des Zylinders realisiert ist, kann der fächerförmige Kolben eine kreisförmige Bewegung auf einer regelmäßigen Kreisbahn, die zwischen der festen Schiene und der Innenwand des Zylinders gebildet ist, ausführen, sodass der Mangel, dass die fächerförmigen Kolben des Rotormotors der herkömmlichen Ausführungsart nur durch eine Feder- oder Blattfedereinheit begrenzt werden, beseitigt wird, wobei dadurch ein Zustand sichergestellt wird, bei dem sich der fächerförmige Kolben unter der Bedingung, dass hohe Laufgeschwindigkeiten vorliegen, leichtgängig bewegt und kein Abweichungsphänomen auftritt, sodass die Kraft des Kolbens vollständig ausgenutzt werden kann.
    2. (2) Da die Rotorpumpe mit fester Schiene die oben beschriebene maßgebliche Wirkung bereitstellt, ist die Leistung des Turboladermotors, welcher durch die Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen gebildet ist, hoch.
    3. (3) Die Größe der Luftkompressionspumpe in dem Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen wird in geeigneter Weise vergrößert, beispielsweise indem das Volumen des Zylinders axial verlängert wird, wobei der Volumenunterschied zwischen benachbarten Rotorpumpen durch Aufnahme von Lademitteln verändert wird, sodass der Motor im Vergleich mit verschiedenen Turboladertechnologien für herkömmliche Motoren offensichtliche Vorteile bereitstellt, wobei das Verfahren die Probleme löst, dass bei herkömmlichen mechanischen Turboladern ein zusätzlicher Energieverlust auftritt, und dass in einem Niedergeschwindigkeitsturboaufladezustand ein langsames Ansprechen und eine schwache Wirkung erfolgen, wobei der Energieverbrauch für die Turboaufladung gering ist, wobei ferner zusätzliche Turboladegeräte wegfallen, sodass die Struktur des Verbrennungsmotors vereinfacht, kompakter und leichter ist.
    4. (4) Die Bestandteile der Dichtungseinheit sind in einer vollständig ineinandergreifenden Weise verbunden, sodass die Oberfläche des Kolbens, die mit der Innenwand des Zylinders in Kontakt steht, vergrößert ist, wodurch der Effekt erzielt wird, dass die Anzahl der Dichtungsstreifen für verschiedene Funktionen erhöht werden kann, sodass das Problem, dass die Dichtungswirkung eines einzigen Dichtungsbands schwach ist, gelöst wird, und demzufolge die Abdichtbarkeit deutlich verbessert wird.
    • 1 ist eine radiale Schnittansicht einer säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung,
    • 2 ist eine axiale Schnittansicht der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene aus 1 der vorliegenden Erfindung,
    • 3 ist eine radiale Schnittansicht eines Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 4 ist eine axiale Schnittansicht des Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen aus 3,
    • 5 ist eine Querschnittsansicht einer Dichtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 6 ist eine axiale Schnittansicht der Dichtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 7 ist eine radiale Schnittansicht einer ellipsenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung,
    • 8 ist eine radiale Schnittansicht einer säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung,
    • 9 ist eine axiale Schnittansicht einer säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene aus 8,
    • 10 ist eine radiale Schnittansicht einer säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung,
    • 11 ist eine axiale Schnittansicht einer säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene aus 10,
    • 12 ist eine radiale Schnittansicht einer säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene gemäß dem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung, und
    • 13 ist eine dreidimensionale Darstellung eines Kolbenträgers.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und die Ausführungsbeispiele genauer beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Eine säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene ist in 1 und 2 gezeigt, wobei die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene einen zylindrischen Zylinder 1 und Zylinderendabdeckungen 2 umfasst, wobei die Zylinderendabdeckungen 2 an den beiden Seiten des zylindrischen Zylinders 1 angeordnet sind, wobei die Zylinderendabdeckungen 2 und der zylindrische Zylinder 1 fest miteinander verbunden sind, wobei der zylindrische Zylinder 1 und die Zylinderendabdeckungen 2 jeweils voneinander getrennte Teile sein können, wobei auch eine Struktur verwendet werden kann, bei der die Zylinderendabdeckung und der Zylinder an einer Seite als voneinander getrennte Teile gebildet sind, wobei die Zylinderendabdeckung und der Zylinder an der anderen Seite eine durchgängige Struktur bilden.
  • Der säulenförmige Rotor 3 ist exzentrisch in dem zylindrischen Zylinder 1 angeordnet und der Wert der Exzentrizität zwischen dem säulenförmigen Rotor 3 und dem zylindrischen Zylinder 1 entspricht dem Wert der Radiusdifferenz zwischen dem säulenförmigen Rotor 3 und dem zylindrischen Zylinder 1, sodass der säulenförmige Rotor 3 inwendig immer tangential an der Innenwand des zylindrischen Zylinders 1 anliegt. Die beiden Endflächen des säulenförmigen Rotors 3 sind jeweils mit einer ringförmigen Rille 9 ausgebildet, wobei die Innenseite von jeder Zylinderendabdeckung 2 mit einer erhöhten säulenförmigen festen Schiene 8 ausgebildet ist, wobei die säulenförmige feste Schiene 8 an der Zylinderendabdeckung 2 an einer Seite angeordnet sein kann, und auch gleichzeitig an den Zylinderendabdeckungen 2 an beiden Seiten angeordnet sein kann. Die säulenförmige feste Schiene 8 und der zylindrische Zylinder 1 sind konzentrisch angeordnet und die säulenförmige feste Schiene 8 und die Zylinderendabdeckungen 2 können in einer integrierten Struktur gefertigt sein. Der säulenförmige Rotor 3 ist fest auf die Rotorwelle 4 aufgesteckt, wobei die Rotorwelle 4 exzentrisch durch die säulenförmige feste Schiene 8 und den zylindrischen Zylinder 1 hindurchgeht und mit anderen Transmissionselementen verbunden ist, wobei der säulenförmige Rotor 3 und die Rotorwelle 4 konzentrisch angeordnet sind. Der Durchmesser der säulenförmigen festen Schiene 8 ist größer als der Durchmesser der Rotorwelle 4 und kleiner als der Durchmesser des säulenförmigen Rotors 3, wobei die Länge der säulenförmigen festen Schiene 8 nicht mehr als Zweidrittel der Länge des säulenförmigen Rotors 3 beträgt, um die Festigkeit des säulenförmigen Rotors 3 sicherzustellen. Die säulenförmige feste Schiene 8 erstreckt sich in das Innere der ringförmigen Rille 9 an der Endfläche des säulenförmigen Rotors 3, wobei die Tiefe der ringförmigen Rille 9 der Länge der säulenförmigen festen Schiene 8 entspricht, und wobei der Durchmesser der ringförmigen Rille größer ist als der Durchmesser der säulenförmigen festen Schiene 8 und kleiner ist als der Durchmesser des säulenförmigen Rotors 3.
  • Wenigstens ein Kolben 6 ist an der äußeren Umfangsfläche des säulenförmigen Rotors 3 angeordnet, wobei die Kolben 6 gleichmäßig entlang der äußeren Umfangsfläche des säulenförmigen Rotors 3 verteilt sein können und auch symmetrisch verteilt sein können.
  • Der Kolben 6 ist durch eine Kolbendrehachse 7 drehbar mit dem säulenförmigen Rotor 3 verbunden, wobei die Kolbendrehachse 7 an dem säulenförmigen Rotor 3 befestigt ist, und wobei der Kolben 6 ein kreisförmiges Schwingen um die Kolbendrehachse 7 ausführt. Entsprechend einer Anzahl von fächerförmigen Kolben 6 sind mehrere Kolbennuten 5 an dem säulenförmigen Rotor 3 vorgesehen, wobei die Kolbennuten 5 durch die beiden axialen Enden des säulenförmigen Rotors 3 hindurchgehen, und wobei die Kolben 6 in den Kolbennuten 5 aufgenommen sind. Die Form und Größe der Kolbennuten 5 stimmen mit derjenigen des Kolbens 6 überein, wobei der Kolben 6, nachdem er durch die Kolbennut 5 hindurchgesteckt wurde, mit der säulenförmigen festen Schiene 8 in Kontakt steht. Der Kolben 6 weist eine obere gekrümmte Fläche 12, eine untere gekrümmte Fläche 10 und eine seitliche gekrümmte Fläche 11 auf, wobei der Spitzenwinkel des Kolbens 6 immer mit der Innenwand des Zylinders 1 in Kontakt steht, und wobei die Verbindungslinien zwischen den drei Winkeln des Kolbens 6 ein gleichseitiges Dreieck bilden.
  • Der Kolben 6 und die Kolbendrehachse 7 können in einer zusammenhängenden Struktur gefertigt sein, wobei in diesem Fall der Kolben 6 ein dreieckiger Kolben mit einer Kolbendrehachse 7 ist, wobei eine halbkreisförmige Rille in der Kolbennut 5 vorgesehen ist, und wobei die Kolbendrehachse in der halbkreisförmigen Rille angeordnet ist und sich in der halbkreisförmigen Rille dreht. Der Kolben 6 und die Kolbendrehachse 7 können auch zwei voneinander getrennte Teile sein, wobei in diesem Fall die Kolbendrehachse 7 und der säulenförmige Rotor 3 in einer zusammenhängenden Struktur gefertigt sind und der Kolben 6 in diesem Fall ein fächerförmiger Kolben ist. Die Radianten der unteren gekrümmten Fläche 10 und der seitlichen gekrümmten Fläche 11 des fächerförmigen Kolbens 6 betragen jeweils 60 DEG und die Radien der unteren gekrümmten Fläche und der seitlichen gekrümmten Fläche entsprechen dem Wert der Radiusdifferenz zwischen dem zylindrischen Zylinder 1 und der säulenförmigen festen Schiene 8. Die obere gekrümmte Fläche 12 ist eine gekrümmte Fläche von dem Endwinkelpunkt, der als Kreismittelpunkt der Kolbendrehachse 7 dient, bis zu dem Spitzenwinkel, der mit der Innenwand des Zylinders 1 in Kontakt steht, wobei der Radiant der oberen gekrümmten Fläche 12 gleich dem Radianten des zylindrischen Zylinders 1 ist, wobei die Funktion der oberen gekrümmten Fläche 12 darin besteht, den Volumentotraum des Zylinders 1 größtmöglich zu verkleinern, und wobei die obere gekrümmte Fläche 12 inwendig tangential an der Kolbendrehachse 7 anliegt.
  • Die Achsenmitten der Kolbendrehachsen 7 sind alle auf der umlaufenden Linie mit gleichbleibendem Radius konzentrisch mit dem säulenförmigen Rotor 3 angeordnet, wobei der Abstand zwischen der Achsenmitte der Kolbendrehachse 7 und der äußeren umlaufenden Linie der ringförmigen Rille 9 weniger als die Hälfte der Radiusdifferenz zwischen der ringförmigen Rille 9 und dem säulenförmigen Rotor 3 beträgt, um sicherzustellen, dass die untere gekrümmte Fläche 10 des fächerförmigen Kolbens 6 im laufenden Prozess immer außenseitig tangential an der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene 8 anliegt. Der maximale Bewegungsbereich der unteren gekrümmten Fläche 10 überschreitet den äußeren Umfang des säulenförmigen Rotors 3 nicht. Jeder fächerförmige Kolben 6 führt eine kreisförmige Bewegung entlang der säulenförmigen festen Schiene 8 aus.
  • Bezogen auf den Berührungspunkt zwischen dem säulenförmigen Rotor 3 und der Innenwand des zylindrischen Zylinders 1 ist die linke Zylinderwand wenigstens mit zwei Einlässen 13 ausgebildet und die rechte Zylinderwand ist mit einem Auslass 14 versehen, wenn der säulenförmige Rotor 3 im Uhrzeigersinn betrieben wird, wobei, wenn der säulenförmige Rotor 3 gegen den Uhrzeigersinn betrieben wird, die rechte Zylinderwand wenigstens zwei Einlässe 13 aufweist und die linke Zylinderwand einen Auslass 14 umfasst. Der Zweck der Anordnung der Mehrzahl an Einlässen 13 besteht darin, den Unterdruck zu verringern, der durch ein Hohlraumvolumen zwischen benachbarten Kolben 6 während des Ansaugvorgangs erzeugt wird. Die Anzahl der Auslässe 14 wird entsprechend der Anzahl an fächerförmigen Kolben 6 festgelegt. Wenn die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene separat als Kompressionsgerät genutzt wird, ist der Kolben 6 in der Drehrichtung des säulenförmigen Rotors 3 vorzugsweise hinter der Kolbendrehachse 7 angeordnet, unabhängig davon, ob der säulenförmige Rotor 3 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn betrieben wird.
  • An den zwei radialen Endflächen des fächerförmigen Kolbens 6 sind Dichtungsnuten und Dichtungsstreifen vorgesehen, wobei eine ringförmige Dichtungsnut und ein Dichtungsring 24 zur Verbesserung der Abdichtbarkeit jeweils an den dem säulenförmigen Rotor 3 entsprechenden Positionen und an den Innenwänden der beiden Zylinderendabdeckungen 2 angebracht sind. Auf dieser Grundlage können die beiden Enden des säulenförmigen Rotors 3, unter der Voraussetzung, dass die Gesamtleistung des Zylinders nicht beeinträchtigt wird, auch jeweils zusätzlich mit einem Rotorring 25 versehen sein, dessen Radius gleich dem des säulenförmigen Rotors 3 ist und der eine bestimmte Dicke aufweist. Eine dem Rotorring 25 entsprechende Rotorringnut 26 ist an der Innenwand der Zylinderendabdeckung 2 ausgebildet. Um die Trägheitskraft im Betrieb zu verringern, kann der fächerförmige Kolben 6 als Hohlstruktur geformt sein, wobei die untere gekrümmte Fläche eine Hohlraumöffnung aufweist. An jeder Zylinderendabdeckung 2 ist eine Rotorkühlöffnung vorgesehen, die mit den Kolbennuten 5 in Verbindung steht, und die bewegten Teile werden unter Verwendung eines zirkulierenden Öls gekühlt.
  • Wenn die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene lediglich als eine gewöhnliche Pumpe und ein Kompressor unter allgemeinen Bedingungen eingesetzt wird, kann die Abdichtung des fächerförmigen Kolbens 6 allein dadurch erzielt werden, dass eine herkömmliche Abdichtungsmethode übernommen wird, bei der eine schmale Dichtungsnut an dem Spitzenwinkelende des fächerförmigen Kolbens 6 ausgebildet ist und ein Dichtungsband in der Dichtungsnut aufgenommen ist. Alternativ wird keine zusätzliche Abdichtungsmaßnahme für das Spitzenwinkelende des fächerförmigen Kolbens 6 ergriffen, sodass die Struktur des fächerförmigen Kolbens 6 relativ einfach ist, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden können. Jedoch stellt der säulenförmige Rotor 3 mit festen Schienen unter Hochtemperatur-, Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitslauf-Betriebsbedingungen hohe Anforderungen bezüglich der Abdichtung und Schmierung von inneren Bauteilen des Zylinders 1, wobei in diesen Fällen die Dichtungseinheit 19, die in 5 gezeigt ist, angewendet wird, wobei die Dichtungseinheit 19 an dem Spitzenwinkel des Kolbens 6, z.B. an dem Winkel, mit welchem die obere gekrümmte Fläche 12 des Kolbens 6 entlang der Innenwand des Zylinders 1 gleitet, angebracht ist. Die Dichtungseinheit 19 beinhaltet ein halbsäulenförmiges Hauptdichtungsband 20 und fächerförmige Klemmplatten 21, wobei eine Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands 20 mit der Innenwand des Zylinders 1 in Kontakt steht. Deshalb stimmen die Radianten der Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands 20, die mit der Innenwand des Zylinders 1 in Kontakt steht, und der Innenwand des zylindrischen Zylinders 1 exakt überein. Der Kreismittelpunkt des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands 20 befindet sich auf der Berührungslinie zwischen dem Spitzenwinkel des Kolbens 6 und der Innenwand des zylindrischen Zylinders 1, wobei der Spitzenwinkel des Kolbens 6 ein Winkel der oberen gekrümmten Fläche 12 des Kolbens 6 ist, der mit der Innenwand des zylindrischen Zylinders 1 in Kontakt steht. Durch die Anordnung des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands 20 wird die Oberfläche der Dichtungseinheit 19, die mit der Innenwand des Zylinders 1 in Kontakt steht, vergrößert, wobei die Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands 20, die mit der Innenwand des Zylinders 1 in Kontakt steht, mehrere Dichtungsnuten 23 aufweist, wobei in den Dichtungsnuten 23 jeweils ein Dichtungsband aufgenommen ist, wodurch die Abdichtwirkung verbessert wird. Die fächerförmigen Klemmplatten 21 sind jeweils an den beiden Enden des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands 20 angebracht, wobei die fächerförmigen Klemmplatten 21 und das halbsäulenförmige Hauptdichtungsband 20 konzentrisch sind, wobei eines der Enden der fächerförmigen Klemmplatten 21 jeweils mit dem halbsäulenförmigen Hauptdichtungsband 20 fest verbunden ist, wobei die Innenseiten der anderen Enden der fächerförmigen Klemmplatten 21 jeweils mit einem vorstehenden bogenförmigen Streifen 22 ausgebildet sind, wobei eine entsprechende bogenförmige Rille an dem fächerförmigen Kolben 6 vorgesehen ist, und wobei die vorstehenden bogenförmigen Streifen 22 in den bogenförmigen Rillen aufgenommen sind, sodass sich die Dichtungseinheit 19 nicht löst, wenn sich der Kolben 6 in einer beliebigen Winkelposition befindet, und wobei die Dichtungseinheit 19 und der Kolben 6 stets in einem reibungslosen Betriebszustand gehalten werden, wodurch verhindert wird, dass die Dichtungseinheit 19 während des Prozesses der Kolbenbewegung gelöst wird. Nachdem die Dichtungseinheit 19 angebracht wurde, ist die auf die obere gekrümmte Fläche 12 des Kolbens 6 wirkende Kraft eine Zentripetalkraft, sodass die Reibungskraft zwischen dem Spitzenwinkelende des Kolbens 6 und der Innenwand des Zylinders 1 gering ist.
  • Eine einzelne säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene kann als Rotorpumpe oder als Kompressor genutzt werden. Wenn die Rotorpumpe läuft, wird der fächerförmige Kolben zur Drehung angetrieben, wenn sich der säulenförmige Rotor 3 dreht. Da die untere gekrümmte Fläche 10 des fächerförmigen Kolbens 6 stets tangential an der säulenförmigen festen Schiene 8 anliegt, dreht sich der fächerförmige Kolben 6 außerdem stetig um die säulenförmige feste Schiene 8. Während des Drehvorgangs des fächerförmigen Kolbens 6 wird ein Material durch den Einlass 13 zwischen die fächerförmigen Kolben 6 eingespeist, wobei das Material zwischen den Kolben 6 während des Drehvorgangs der fächerförmigen Kolben 6 komprimiert wird, und wobei das komprimierte Material anschließend durch den Auslass 14 abgeleitet wird.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Ein Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen ist in 3 und 4 gezeigt, welcher aus zwei säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen zusammengesetzt ist, welche auf die gleiche Rotorwelle 4 aufgesteckt und hintereinandergeschaltet sind. Nachdem die beiden säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen auf der gleichen Rotorwelle 4 in Reihe geschaltet wurden, sind die benachbarten Zylinderendabdeckungen 2 miteinander überlappt, wobei zwei benachbarte Zylinderendabdeckungen 2 in einer integrierten Struktur gefertigt werden können, um die Kompaktheit und Stabilität der Struktur sicherzustellen. Eine der säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen stellt die Funktion eines Luftkompressors bereit, wobei die andere säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene die Funktion eines Verbrennungsmotors bereitstellt. Dabei ist der Auslass der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, an der gemeinsamen Zylinderendabdeckung 2 der beiden Rotorpumpen vorgesehen, wobei der Auslass ein zylindrisches Luftdüsenmikroloch 15 ist, wobei der Durchmesser des Luftdüsenmikrolochs 15 abhängig von Faktoren, wie beispielsweise dem Volumen des Zylinders und der Anzahl an Kolben und dergleichen, ist, und wobei der Durchmesser des Luftdüsenmikrolochs 15 im Allgemeinen zwischen 0,1 und 10 mm beträgt. Der Einlass der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, ist ebenfalls ein Luftdüsenmikroloch 15, wobei die Ausführung als ein Luftdüsenmikroloch 15 zu dem Zweck erfolgt, dass mittels der Düsenwirkung des Luftstroms eine Verwirbelung des mitverbrannten Gases erzwungen wird, wodurch die Verbrennungseffizienz erhöht wird. Eine Kraftstoffdüse 16 und wenigstens eine Zündkerze 17 sind an dem Zylinder 1 der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, und nahe dem Luftdüsenmikroloch 15 montiert. Wenn als Kraftstoff Diesel verwendet wird, wird eine direkte Kompressionszündung ohne die Verwendung einer Zündkerze 17 angewendet. Die Kraftstoffdüse 16 ist an einer Stelle nahe des Einlasses der Rotorpumpe und genau entgegengesetzt zum Einlass angeordnet, sodass der Zerstäubungseffekt für den Kraftstoff verbessert werden kann. Die Zündkerze 17 ist nahe der inwendigen Berührungsstelle zwischen dem säulenförmigen Rotor 3 und der Innenwand des Zylinders 1 angeordnet. Der säulenförmige Rotor 3 der als Verbrennungsmotor dienenden Rotorpumpe mit fester Schiene, der ferner zwischen benachbarten fächerförmigen Kolben 6 angeordnet ist, beinhaltet eine Verbrennungsrille, wobei mittels der Verbrennungsrille vermieden werden kann, dass das komprimierte Gas durch einen geschlossenen Bereich des Berührungspunkts zwischen dem säulenförmigen Rotor 3 und der Innenwand des Zylinders 1 beschränkt wird und folglich gleichmäßig in einen Expansionswirkungsbereich eintreten kann.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann die axiale Länge der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, in angemessener Weise vergrößert werden, wodurch eine Vergrößerung des Innenraumvolumens des Zylinders 1 erreicht wird, sodass, wenn die axiale Länge der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, größer ist als die axiale Länge der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, ein Vergrö-ßerungseffekt erzielt werden kann, wobei je größer die Volumendifferenz zwischen den beiden Zylindern 1 ist, umso größer ist der Aufladewert. Dadurch kann eine stabile Aufladeleistung unter beliebigen Drehgeschwindigkeitsbedingungen beibehalten werden. Wenn die Zylinderdurchmesserlinie des Zylinders 1 (diese geht durch den Berührungspunkt zwischen der Innenwand des zylindrischen Zylinders 1 und dem säulenförmigen Rotor 3 hindurch) als Referenz verwendet wird, ist es erforderlich, einen bestimmten Abweichungswinkel radial zwischen zwei benachbarten Zylindern 1 vorzusehen, wobei der Abweichungswinkel nicht mehr als 60 DEG beträgt, um sicherzustellen, dass der Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen seine Funktionen voll ausspielen kann. Die gleiche Rotorwelle 4 geht durch die zwei benachbarten Zylinder 1 hindurch, sodass keine radiale Abweichung zwischen den säulenförmigen Rotoren 3 der beiden benachbarten Zylinder 1 vorhanden ist. Dadurch sind die radialen Kolben der fächerförmigen Kolben 6 an zwei benachbarten säulenförmigen Rotoren 3 immer noch überlagert und werden synchron gedreht. Durch die Festlegung eines Abweichungswinkels kann verhindert werden, dass das komprimierte Gas in dem Verbrennungsmotor in umgekehrter Richtung zurück in den Kompressor strömt, wobei, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird, der Kolben 6 der Rotorpumpe, welche als Kompressor genutzt wird, und ein Kolben 6 einer zugehörigen als Verbrennungskammer wirkenden Rotorpumpe immer in einer Antero-posterior-Stellung gehalten werden, wodurch vereinfacht wird, dass der Verbrennungsmotor den Vorgang umfassend die Luftansaugung, die anschließende Kompression, die Verbrennung und den Expansionsvorgang vollständig ausführt. Ferner ist es notwendig, eine Dichtungseinheit 19 an dem Spitzenwinkel des Kolbens 6 anzubringen.
  • Wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird, führt die Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, zuerst eine Luftverdichtung durch, wobei die komprimierte Luft dann durch das Luftdüsenmikroloch 15 in die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, gelangt, wobei der Kolben 6 in der säulenförmigen Rotorpumpe mit fester Schiene unter der Drehbewegung des säulenförmigen Rotors 3, nacheinander die Vorgänge der Luftansaugung, Kompression, Verbrennung und die Expansionshandlung abschließt.
  • Die anderen Merkmale entsprechen denjenigen in Ausführungsbeispiel 1.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Die Zusammenbauweise des Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen ist nicht auf die Zusammenbauweise gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 beschränkt und kann auch die nachfolgenden Zusammenbauweisen aufweisen:
    1. (1) Der säulenförmige Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen umfasst zwei säulenförmige Rotorpumpen mit festen Schienen, die als Kompressoren verwendet werden und das gleiche Zylindervolumen haben, und eine säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, wobei die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, zwischen den beiden als Kompressoren dienenden säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen angeordnet ist, und wobei das Volumen des Zylinders 1 in der Mitte kleiner ist als die Summe der Volumina der Zylinder an den beiden Seiten.
    2. (2) Der säulenförmige Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen umfasst zwei säulenförmige Rotorpumpen mit festen Schienen, die als Verbrennungsmotoren verwendet werden und das gleiche Zylindervolumen haben, und eine säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor eingesetzt wird, wobei die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, zwischen den beiden säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen angeordnet ist, welche als Verbrennungsmotoren verwendet werden, und wobei das Volumen des Zylinders 1 in der Mitte größer ist als die Summe der Volumina der Zylinder 1 an den beiden Seiten.
  • In den beiden oben beschriebenen Fällen besteht ein Abweichungswinkel zwischen den benachbarten säulenförmigen Rotorpumpen mit festen Schienen, wobei der Abweichungswinkel nicht mehr als 90 DEG beträgt. Jedoch wird die gleiche Rotorwelle 4 durchgehend durch drei säulenförmige Rotorpumpen mit festen Schienen angebracht.
  • Bei dem Verbrennungsmotor in den beiden vorab beschriebenen Zusammenbauweisen wird eine gemeinsame Zylinderendabdeckung 2 verwendet, wobei die gemeinsame Zylinderendabdeckung 2 nicht nur mit der Problemstellung des Auslenkwinkels, der zwischen benachbarten Zylindern 1 besteht, verknüpft ist, sondern auch die Schwierigkeit bei der Bearbeitung von Zylinderteilen und die Stabilität und die Problemstellungen bezüglich des Montagekomforts betrifft. Demnach kann die gemeinsame Zylinderendabdeckung 2 gemäß den derzeitigen Produktionsbedingungen in den nachfolgenden drei Strukturarten realisiert werden: (1) die zwei Seitenendabdeckungen eines mittleren Zylinders 1 und die daran angrenzenden Zylinderendabdeckungen 2 sind in einer voneinander getrennten Form ausgebildet, (2) eine Seitenendabdeckung des mittleren Zylinders 1 und eine daran angrenzende Zylinderendabdeckung 2 weisen eine gemeinsam nutzbare Form auf, wobei die andere Seitenendabdeckung und eine daran angrenzende Zylinderendabdeckung 2 in einer voneinander getrennten Form ausgebildet sind, und (3) die zwei Seitenendabdeckungen des mittleren Zylinders 1 und die daran angrenzenden Zylinderendabdeckungen 2 werden jeweils als eine gemeinsam nutzbare Form gebildet. Egal welche Aufbauweise realisiert wird, die Montage und Demontage der Rotorwelle 4 wird dadurch nicht beeinflusst.
  • Außerdem kann die Zusammenbauweise des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen auch verwirklicht werden, z.B. indem mehrere säulenförmige Turbolader-Verbrennungsmotoren aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen an der gleichen Rotorwelle angeordnet werden.
  • Die anderen Merkmale entsprechen denjenigen im vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Die ellipsenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene ist in 7 dargestellt, wobei der Zylinder in diesem Ausführungsbeispiel anders als im Ausführungsbeispiel 1 ein ellipsenförmiger Zylinder 1' ist, wobei die Zylinderendabdeckungen 2 an den beiden Seiten des Zylinders 1' angeordnet sind, und wobei die Zylinderendabdeckungen 2 fest mit dem Zylinder 1' verbunden sind.
  • Der säulenförmige Rotor 3 ist in dem ellipsenförmigen Zylinder 1' aufgenommen, wobei der säulenförmige Rotor 3 und der ellipsenförmige Zylinder 1' konzentrisch angeordnet sind, und wobei der säulenförmige Rotor 3 immer inwendig tangential an dem Scheitelpunkt der kurzen Achse eines Kreisbogens der Innenwand des ellipsenförmigen Zylinders 1' anliegt, sodass zwei Hohlraumvolumina gebildet werden, welche symmetrisch zueinander sind und an gegenüberliegenden Seiten verschlossen sind. Zwei Seitenflächen des säulenförmigen Rotors 3 sind jeweils mit einer ringförmigen Rille 9 ausgebildet, wobei die Innenseite von jeder Zylinderendabdeckung 2 mit einer erhöhten ellipsenförmigen festen Schiene 8' ausgebildet ist, wobei die ellipsenförmige feste Schiene 8' und die Zylinderendabdeckung 2 konzentrisch angeordnet sind, wobei der säulenförmige Rotor 3 fest auf die Rotorwelle 4 aufgesteckt ist, und wobei der säulenförmige Rotor 3 und die Rotorwelle 4 konzentrisch angeordnet sind. Demnach sind der säulenförmige Rotor 3, die Rotorwelle 4, die ellipsenförmige feste Schiene 8' und der ellipsenförmige Zylinder 1' konzentrisch angeordnet und die Abstände zwischen der Außenfläche der ellipsenförmigen festen Schiene 8' und der Innenfläche des ellipsenförmigen Zylinders 1' sind an jedem Punkt stets gleich. Die Rotorwelle 4 verläuft konzentrisch durch die ellipsenförmige feste Schiene 8' und die Zylinderendabdeckungen 2 hindurch und ist mit den anderen Transmissionselementen verbunden. Die ellipsenförmige feste Schiene 8' erstreckt sich in das Innere der ringförmigen Rille 9 an der Endfläche des säulenförmigen Rotors 3, wobei die Tiefe der ringförmigen Rille 9 der Länge der ellipsenförmigen festen Schiene 8' entspricht, und wobei der Durchmesser der ringförmigen Rille 9 größer ist als die Länge der kurzen Achse der ellipsenförmigen festen Schiene 8' und kleiner ist als der Durchmesser des säulenförmigen Rotors 3.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Kolben 6 und der Kolbennuten 5 komplett gleich zur Anordnung der Kolben 6 und der Kolbennuten 5 in dem Ausführungsbeispiel 1. Wenn der Kolben 6 ein fächerförmiger Kolben ist, betragen die Radianten der unteren gekrümmten Fläche 10 und der seitlichen gekrümmten Fläche 11 des fächerförmigen Kolbens 6 jeweils 60 DEG und die Radien der unteren gekrümmten Fläche und der seitlichen gekrümmten Fläche entsprechen dem Abstand zwischen der Innenfläche des zylindrischen Zylinders 1 und der Außenfläche der säulenförmigen festen Schiene 8. Die obere gekrümmte Fläche 12 entspricht einer gekrümmten Fläche, die sich von dem Endwinkelpunkt als dem Kreismittelpunkt der Kolbendrehachse 7 bis zu dem Spitzenwinkel, der mit der Innenwand des Zylinders 1' in Kontakt steht, erstreckt. Der Radiant der oberen gekrümmten Fläche 12 ist kleiner als der Minimalradiant der Innenwandkrümmung des ellipsenförmigen Zylinders 1' und die untere gekrümmte Fläche 10 ist stets im Kontakt mit dem äußeren Umfang der ellipsenförmigen festen Schiene 8'. Die Achsenmitten der Kolbendrehachsen 7 befinden sich allesamt auf einer umlaufenden Linie mit einem gleichbleibenden Radius konzentrisch zur ellipsenförmigen festen Schiene 8'. Der säulenförmige Rotor 3 treibt in dem Arbeitsgang, bei dem er eine kreisförmige Bewegung ausführt, den fächerförmigen Kolben 6 an, sich in einem ellipsenförmigen Ringraum zwischen der ellipsenförmigen festen Schiene 8' und dem ellipsenförmigen Zylinder 1' zu bewegen. Der maximale Bewegungsbereich der unteren gekrümmten Fläche 10 überschreitet den äußeren Umfang des säulenförmigen Rotors 3 nicht.
  • In Bezug auf den Berührungspunkt zwischen dem säulenförmigen Rotor 3 und dem ellipsenförmigen Zylinder 1' wird ein linkes und ein rechtes Hohlraumvolumen ausgebildet, die symmetrisch zueinander sind, wobei die beiden Hohlraumvolumina ferner jeweils innwendig mit einem Einlass und einem Auslass versehen sind, wobei durch die beiden Hohlraumvolumina als Ergebnis die Luftansaugung und Luftabgabe gleichzeitig erfolgen kann. Die ellipsenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene ist inwendig mit einem einzigen Einlass und Auslass ausgebildet, wobei, wenn eine Zündvorrichtung und eine Einspritzvorrichtung in der Rotorpumpe angebracht werden, die resultierende Einheit direkt als ein Verbrennungsmotor verwendet werden kann, wobei der säulenförmige Rotor 3 während einer ganzen Umdrehung den Vorgang der Luftansaugung, der Kompression, der Verbrennung und des Ausstoßes vollständig verrichtet, wobei keine zusätzliche Anordnung eines Lufteinlasses und eines Luftauslasses erforderlich ist, sodass die Struktur einfach ist.
  • Die Form der festen Schiene und des Zylinders ist nicht auf eine Ellipse, wie sie in dem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, beschränkt und kann, solange ein Zustand gewährleistet werden kann, bei dem die Formen der festen Schiene und des Zylinders gleich sind und die Abstände zwischen den beiden an jedem Punkt gleich sind, auch als eine angenäherte Ellipse ausgebildet sein, die aus symmetrischen Bögen besteht, welche unter Verwendung einer glatten Kurve verbunden sind und verschiedene Radien haben.
  • Die Zusammenbauweise und das Wirkprinzip des ellipsenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen entsprechen denjenigen des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 und dem Ausführungsbeispiel 3, sodass hierin keine Wiederholung der Details erforderlich ist.
  • Die anderen Merkmale entsprechen denjenigen in Ausführungsbeispiel 1.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene nach dem Ausführungsbeispiel 5 ist in 8 und 9 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Rotorwelle 4 und die säulenförmige feste Schiene 8, anders als im Ausführungsbeispiel 1, in einer zusammenhängenden Struktur gefertigt, wobei die der Endfläche der säulenförmigen festen Schiene 8 entsprechende Zylinderendabdeckung 2 mit einer kreisförmigen Rille ausgebildet ist. Die säulenförmige feste Schiene 8 und der zylindrische Zylinder 1 sind konzentrisch. Der Rotor 3' ist zylindrisch, wobei der zylindrische Rotor 3' exzentrisch durch den zylindrischen Zylinder 1 hindurchgesteckt ist, wobei der zylindrische Rotor 3' einen Rotorring 301 und feste Ringe 302 umfasst, die an den beiden Enden des Rotorrings 301 befestigt sind, wobei sich die festen Ringe 302 in das Innere der kreisförmigen Rillen an den Zylinderendabdeckungen 2 erstrecken, wodurch die Effekte einer Verbesserung der Dichtheit und einer Kontrolle der Drehung des Rotorrings erzielt werden. Die Innenfläche von jedem festen Ring 302 weist eine Innenringverzahnung 27 auf, wobei die Außenfläche der säulenförmigen festen Schiene 8 dementsprechend mit einer Außenringverzahnung 28 versehen ist, wobei die Innenringverzahnung 27 mit der Außenringverzahnung 28 in Eingriff gebracht wird. Der Rotorring 301 steht durch die Innenringverzahnung 27 mit der Außenringverzahnung 28 in Eingriff, wodurch eine Drehbewegung der säulenförmigen festen Schiene 8 angetrieben wird, wobei sich die säulenförmige feste Schiene 8 weiter als eine volle Umdrehung dreht, wenn der Rotorring 301 eine volle Umdrehung ausführt.
  • Der zylindrische Rotor 3' ist exzentrisch in dem zylindrischen Zylinder 1 angeordnet und liegt inwendig tangential an der Innenwand des Zylinders 1 an. Der zylindrische Rotor 3' weist Kolbennuten 5 auf und die fächerförmigen Kolben 6 sind in den Kolbennuten 5 angeordnet. Der Spitzenwinkel des fächerförmigen Kolben 6 befindet sich stets im Kontakt mit der Innenwand des Zylinders 1, wobei die untere gekrümmte Fläche des fächerförmigen Kolbens 6 sich stets im Kontakt mit der säulenförmigen festen Schiene 8 befindet, und wobei jeder fächerförmige Kolben 6 eine kreisförmige Bewegung um die säulenförmige feste Schiene 8 herum ausführt.
  • Die Zusammenbauweisen und das Wirkprinzip des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen entsprechen denjenigen des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 und dem Ausführungsbeispiel 3, sodass hierin keine Wiederholung der Details erforderlich ist.
  • Die anderen Merkmale entsprechen denjenigen in Ausführungsbeispiel 1.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 ist in 10 und 11 gezeigt, wobei die säulenförmige feste Schiene 8 anders als im Ausführungsbeispiel 1 eine hülsenartige Struktur aufweist, beispielsweise ist die säulenförmige feste Schiene 8 eine Hülse 801, wobei die Hülse 801 zylindrisch ist, wobei eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung jeweils an der Innenfläche und der Außenfläche der Hülse und nahe an den Zylinderendabdeckungen ausgebildet sind, wobei eine zugehörige Außenverzahnung an der Außenfläche der Rotorwelle 4 ausgebildet ist, und wobei die Innenverzahnung an der Innenfläche der Hülse 801 mit der Außenverzahnung an der Außenfläche der Rotorwelle 4 ineinandergreift. Ein innenverzahnter Ring ist fest an der Endfläche von einer Seite des säulenförmigen Rotors 3 und den Endflächen an beiden Seiten des säulenförmigen Rotors 3 angebracht, wobei die Innenverzahnung des innenverzahnten Rings mit der Außenverzahnung der Hülse 801 ineinandergreift. Die äußere glatte Umfangsfläche der Hülse 801 steht trotzdem immer in Kontakt mit der unteren gekrümmten Fläche des fächerförmigen Kolbens.
  • Der säulenförmige Rotor 3 treibt durch den innenverzahnten Ring eine Drehung der säulenförmigen festen Schiene 8 an, wobei die säulenförmige feste Schiene 8 durch den Eingriff der Innenverzahnung der säulenförmigen festen Schiene 8 mit der Außenverzahnung der Rotorwelle 4 eine Drehung der Rotorwelle 4 antreibt, sodass schließlich die doppelte und zweifach verdoppelte Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit der Rotorwelle 4 realisiert wird.
  • Die Zusammenbauweise und das Wirkprinzip des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen, der in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, entsprechen denjenigen des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 und dem Ausführungsbeispiel 3, sodass hierin keine Wiederholung der Details erforderlich ist.
  • Die anderen Merkmale entsprechen denjenigen in Ausführungsbeispiel 1.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Die säulenförmige Rotorpumpe mit fester Schiene in dem Ausführungsbeispiel 7 ist in 12 und 13 dargestellt, wobei der Unterschied zum Ausführungsbeispiel 1 darin besteht, dass ein Kolbenträger 29 zwischen der unteren gekrümmten Fläche 10 des Kolbens 6 und der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene 8 vorgesehen ist, wobei jeder Kolben 6 mit einem Kolbenträger 29 fluchtet. Die Kolbenträger 29 führen synchron mit den Kolben 6 eine kreisförmige Bewegung entlang der säulenförmigen festen Schiene 8 aus.
  • Der Kolbenträger 29 weist eine obere gekrümmte Fläche und eine untere gekrümmte Fläche auf, wobei die obere gekrümmte Fläche gleich der unteren gekrümmten Fläche 10 des Kolbens 6 ist und die Radianten der beiden gleich sind, und wobei die untere gekrümmte Fläche gleich der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene 8 ist und die Radianten der beiden gleich sind. Der minimale Abstand zwischen der oberen gekrümmten Fläche und der unteren gekrümmten Fläche soll dem Unterschied zwischen dem ursprünglichen Radius der säulenförmigen festen Schiene 8 vor der Anbringung des Kolbenträgers 29 und dem Radius der säulenförmigen festen Schiene 8 nach der Anbringung des Kolbenträgers 29 entsprechen. Die Längen der oberen und der unteren gekrümmten Flächen des Kolbenträgers 29 sollen nicht größer als die Länge der unteren gekrümmten Fläche 10 des fächerförmigen Kolbens 6 sein.
  • Obwohl die untere gekrümmte Fläche 10 des fächerförmigen Kolbens 6 in dem Ausführungsbeispiel 1 immer mit der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene 8 in Kontakt stehen kann, bestehen weiterhin Mängel hinsichtlich der nachfolgenden zwei Aspekte: 1.) die Oberfläche des Kolbens 6, die mit der säulenförmigen festen Schiene 8 in Kontakt steht, ist schmal und klein, sodass bei einem Langzeitbetrieb unter hohen Lasten, ein Zustand eintritt, bei dem die Dichtigkeit aufgrund einer schnellen Abnutzung verringert ist, und 2.) die vorgesehene Position des Achsenmittelpunkts des fächerförmigen Kolbens 6 weist gewisse Einschränkungen auf, wobei, wenn der Achsenmittelpunkt des fächerförmigen Kolbens 6 eine übermäßige Ablenkung zur äußeren Umfangsfläche des Rotors aufweist, ein Zustand erzeugt wird, in dem die untere gekrümmte Fläche 10 des Kolbens 6 an der lokalen Eckenposition von der säulenförmigen festen Schiene 8 getrennt wird und außerdem ein Zustand erzeugt wird, bei dem die Dichtigkeit verlorengegangen ist. Durch die Anordnung des Kolbenträgers 29 gemäß dem Ausführungsbeispiel, können die oben genannten Mängel vollständig behoben werden.
  • Die Zusammenbauweise und das Wirkprinzip des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen in diesem Ausführungsbeispiel entsprechen denjenigen des säulenförmigen Turbolader-Verbrennungsmotors aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 und dem Ausführungsbeispiel 3, sodass hierin keine Wiederholung der Details erforderlich ist.
  • Die anderen Merkmale entsprechen denjenigen in Ausführungsbeispiel 1.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    zylindrischer Zylinder
    1'
    ellipsenförmiger Zylinder
    2
    Zylinderendabdeckung
    3
    säulenförmiger Rotor
    3'
    zylindrischer Rotor
    301
    Rotorring
    302
    fester Ring
    4
    Rotorwelle
    5
    Kolbennut
    6
    Kolben
    7
    Kolbendrehachse
    8
    säulenförmige feste Schiene
    8'
    ellipsenförmige feste Schiene
    801
    Hülse
    9
    ringförmige Rille
    10
    untere gekrümmte Fläche
    11
    seitliche gekrümmte Fläche
    12
    obere gekrümmte Fläche
    13
    Einlass
    14
    Auslass
    15
    Luftdüsenmikroloch
    16
    Kraftstoffdüse
    17
    Zündkerze
    18
    Rotorkühlöffnung
    19
    Dichtungseinheit
    20
    halbsäulenförmiges Hauptdichtungsband
    21
    fächerförmige Klemmplatte
    22
    vorstehender bogenförmiger Streifen
    23
    Dichtungsnut
    24
    Dichtungsring
    25
    Rotorring
    26
    Rotorringnut
    27
    Innenringverzahnung
    28
    Außenringverzahnung
    29
    Kolbenträger

Claims (19)

  1. Rotorpumpe mit fester Schiene, umfassend einen Zylinder (1, 1'), Zylinderendabdeckungen (2) und einen Rotor (3, 3'), wobei die Zylinderendabdeckungen (2) beidseitig an dem Zylinder (1, 1') angeordnet sind, wobei der Rotor (3, 3') in dem Zylinder (1, 1') angeordnet ist, wobei eine Rotorwelle (4) durch den Rotor (3, 3') hindurchgeht, wobei die Zylinderendabdeckungen (2) fest mit dem Zylinder (1, 1') verbunden sind, wobei der Rotor (3, 3') innen tangential an der Innenwand des Zylinders (1, 1') anliegt, wobei eine erhöhte feste Schiene (8, 8') an der Innenseite der Zylinderendabdeckung (2) an wenigstens einer Seite des Zylinders (1, 1') befestigt ist, wobei die feste Schiene (8, 8') und der Zylinder (1, 1') konzentrisch angeordnet sind, wobei die Rotorwelle (4) durch die Zylinderendabdeckungen (2) und die feste Schiene (8, 8') hindurchgeht, wobei mehrere Kolben (6) entlang der äußeren Umfangsfläche des Rotors (3, 3') angeordnet sind, wobei jeder Kolben (6) mittels einer Kolbendrehachse (7) drehbar mit dem Rotor (3, 3') verbunden ist, wobei die Kolbendrehachsen (7) an dem Rotor (3, 3') befestigt sind, wobei der Kolben (6) eine kreisförmige Schwenkbewegung um die Kolbendrehachse (7) ausführt, wobei an dem Rotor (3, 3') mehrere Kolbennuten (5) vorgesehen sind, wobei die Kolbennuten (5) durch die zwei axialen Enden des Rotors (3, 3') hindurchgehen, wobei die Kolben (6) in den Kolbennuten (5) angeordnet sind, wobei jeder Kolben (6) eine obere gekrümmte Fläche (12), eine untere gekrümmte Fläche (10) und eine seitliche gekrümmte Fläche (11) aufweist, wobei die Verbindungslinien zwischen den drei Winkeln des Kolbens (6) ein gleichseitiges Dreieck bilden, wobei sich die Achsenmitte der Kolbendrehachse (7) auf einer umlaufenden Linie mit einem gleichbleibenden Radius konzentrisch mit dem Rotor (3, 3') befindet, wobei der Spitzenwinkel des Kolbens (6) immer mit der Innenwand des Zylinders in Kontakt steht, wobei die untere gekrümmte Fläche (10) des Kolbens (6) außenseitig tangential an der äußeren Umfangsfläche der festen Schiene (8, 8') anliegt, und wobei der Kolben (6) eine kurvenförmige Bewegung um die feste Schiene (8, 8') ausführt.
  2. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 1, wobei der Rotor (3, 3') ein säulenförmiger Rotor (3) ist, wobei an der Endfläche des säulenförmigen Rotors (3) eine ringförmige Rille (9) vorgesehen ist, und wobei sich die feste Schiene (8, 8') in das Innere der ringförmigen Rille (9) an der Endfläche des säulenförmigen Rotors (3) erstreckt.
  3. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 2, wobei der Rotor (3) fest auf die Rotorwelle (4) aufgesteckt ist, wobei der Rotor (3) und die Rotorwelle (4) konzentrisch angeordnet sind, wobei der Zylinder (1, 1') ein zylindrischer Zylinder (1) ist, wobei die feste Schiene (8, 8') eine säulenförmige feste Schiene (8) ist, wobei der säulenförmige Rotor (3) exzentrisch in dem zylindrischen Zylinder (1) angeordnet ist, wobei der Wert der Exzentrizität zwischen dem säulenförmigen Rotor (3) und dem zylindrischen Zylinder (1) gleich dem Wert der Radiusdifferenz zwischen dem säulenförmigen Rotor (3) und dem zylindrischen Zylinder (1) ist, wobei die Rotorwelle (4) exzentrisch durch die Zylinderendabdeckungen (2) und die säulenförmige feste Schiene (8) hindurchgeht, wobei der Abstand zwischen der Achsenmitte der Kolbendrehachse (7) und der äußeren umlaufenden Linie der ringförmigen Rille (9) weniger als die Hälfte der Radiusdifferenz zwischen der ringförmigen Rille (9) und dem säulenförmigen Rotor (3) beträgt, und wobei der Kolben (6) eine kreisförmige Bewegung um die säulenförmige feste Schiene (8) herum ausführt.
  4. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 2, wobei der Zylinder (1, 1') ein ellipsenförmiger Zylinder (1') ist, wobei die feste Schiene (8, 8') eine ellipsenförmige feste Schiene (8') ist, wobei der säulenförmige Rotor (3) und der ellipsenförmige Zylinder (1') konzentrisch angeordnet sind, und wobei die Rotorwelle (4) konzentrisch durch die ellipsenförmige feste Schiene (8') und die Zylinderendabdeckungen (2) hindurchgeht, sodass der säulenförmige Rotor (3), die Rotorwelle (4), die ellipsenförmige feste Schiene (8') und der ellipsenförmige Zylinder (1') konzentrisch angeordnet sind, wobei die Abstände zwischen der Außenfläche der ellipsenförmigen festen Schiene (8') und der Innenfläche des ellipsenförmigen Zylinders (1') an jedem Punkt gleich sind, und wobei der Kolben (6) eine ellipsenförmige kurvenförmige Bewegung um die ellipsenförmige feste Schiene (8') ausführt.
  5. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 3, wobei die säulenförmige feste Schiene (8) eine Hülse (801) ist, wobei die Hülse (801) zylindrisch ist, wobei eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung jeweils an der Innenfläche und der Außenfläche der Hülse und nahe der Zylinderendabdeckungen (2) ausgebildet sind, wobei eine entsprechende Außenverzahnung an der Außenfläche der Rotorwelle (4) ausgebildet ist, wobei die Innenverzahnung an der Innenfläche der Hülse (801) mit der Außenverzahnung an der Außenfläche der Rotorwelle (4) in Eingriff steht, und wobei an der Endfläche von wenigstens einer Seite des säulenförmigen Rotors (3) ein innenverzahnter Ring fest angebracht ist, wobei eine Innenverzahnung des innenverzahnten Rings mit der Außenverzahnung der Hülse (801) in Eingriff steht, und wobei die äußere glatte Umfangsfläche der Hülse (801) stets tangential an der unteren gekrümmten Fläche (10) des Kolbens (6) anliegt.
  6. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 1, wobei der Zylinder (1, 1') ein zylindrischer Zylinder (1) ist, wobei die feste Schiene (8, 8') eine säulenförmige feste Schiene (8) ist, wobei die Rotorwelle (4) und die säulenförmige feste Schiene (8) in einer integrierten Struktur gefertigt sind, wobei die säulenförmige feste Schiene (8) exzentrisch durch die Zylinderendabdeckungen (2) und den Rotor (3, 3') hindurchgeht, wobei die der Endfläche der säulenförmigen festen Schiene (8) entsprechende Zylinderendabdeckung (2) eine kreisförmige Rille aufweist, wobei die säulenförmige feste Schiene (8) und der zylindrische Zylinder (1) konzentrisch sind, wobei der Rotor (3, 3') ein zylindrischer Rotor (3') ist, wobei der zylindrische Rotor (3') exzentrisch in dem zylindrischen Zylinder (1) angeordnet ist, wobei der Wert der Exzentrizität zwischen dem zylindrischen Rotor (3') und dem zylindrischen Zylinder (1) gleich dem Wert der Radiusdifferenz zwischen dem zylindrischen Rotor (3') und dem zylindrischen Zylinder (1) ist, wobei der zylindrische Rotor (3') einen Rotorring (301) und feste Ringe (302) beinhaltet, welche an den beiden Enden des Rotorrings (301) befestigt sind, wobei sich die festen Ringe (302) in das Innere der kreisförmigen Rillen an den Zylinderendabdeckungen (2) erstrecken, wobei an der Innenfläche von jedem festen Ring (302) eine Innenringverzahnung (27) vorgesehen ist, wobei eine entsprechende Außenringverzahnung (28) an der Außenfläche der säulenförmigen festen Schiene (8) vorgesehen ist, wobei die Innenringverzahnung (27) mit der Außenringverzahnung (28) in Eingriff steht, wobei die Achsenmitten der Kolbendrehachsen (7) auf einer umlaufenden Linie mit gleichem Radius konzentrisch mit dem zylindrischen Rotor (3') angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen der Achsenmitte der Kolbendrehachse (7) und der äußeren umlaufenden Linie der ringförmigen Rille (9) weniger als die Hälfte der Radiusdifferenz zwischen der ringförmigen Rille (9) und dem säulenförmigen Rotor (3) beträgt, und wobei der Kolben (6) eine kreisförmige Bewegung um die säulenförmige feste Schiene (8) ausführt.
  7. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 2, 3, 5 oder 6, wobei ein Kolbenträger (29) zwischen der unteren gekrümmten Fläche (10) des Kolbens (6) und der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene (8) angeordnet ist, wobei jeder Kolben (6) einem Kolbenträger (29) zugeordnet ist, wobei die Kolbenträger (29) eine kreisförmige Bewegung synchron zum Kolben (6) entlang der säulenförmigen festen Schiene (8) ausführen, wobei der Kolbenträger (29) eine obere gekrümmte Fläche und eine untere gekrümmte Fläche aufweist, wobei der Radiant der oberen gekrümmten Fläche gleich dem Radianten der unteren gekrümmten Fläche (10) des Kolbens (6) ist, wobei der Radiant der unteren gekrümmten Fläche gleich dem Radianten der äußeren Umfangsfläche der säulenförmigen festen Schiene (8) ist, und wobei die Längen der oberen gekrümmten Fläche und der unteren gekrümmten Fläche des Kolbenträgers (29) nicht größer als die Länge der unteren gekrümmten Fläche (10) des Kolbens (6) sind.
  8. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 2, 3, 5, 6 oder 7, bei welcher, wenn der Kolben (6) ein fächerförmiger Kolben ist, die Radien der unteren gekrümmten Fläche (10) und der seitlichen gekrümmten Fläche (11) des Kolbens (6) gleich dem Wert der Radiusdifferenz zwischen dem zylindrischen Zylinder (1) und der säulenförmigen festen Schiene (8) sind, wobei die Radianten der unteren gekrümmten Fläche (10) und der seitlichen gekrümmten Fläche (11) jeweils 60 DEG betragen, wobei der Radiant der oberen gekrümmten Fläche (12) gleich dem Radianten der Innenwand des zylindrischen Zylinders (1) ist, wobei die obere gekrümmte Fläche (12) inwendig tangential an der Kolbendrehachse (7) anliegt, und wobei der Bewegungsbereich der unteren gekrümmten Fläche (10) nicht über die äußere Umfangsfläche des säulenförmigen Rotors (3) hinausgeht.
  9. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 4, bei welcher, wenn der Kolben (6) ein fächerförmiger Kolben ist, die Radien der unteren gekrümmten Fläche (10) und der seitlichen gekrümmten Fläche (11) des Kolbens gleich dem Wert des Abstands zwischen der Innenfläche des ellipsenförmigen Zylinders (1') und der Außenfläche der ellipsenförmigen festen Schiene (8') sind, wobei die Radianten der unteren gekrümmten Fläche (10) und der seitlichen gekrümmten Fläche (11) jeweils 60 DEG betragen, wobei der Radiant der oberen gekrümmten Fläche (12) kleiner als der Minimalradiant der Innenwandkrümmung des ellipsenförmigen Zylinders (1') ist, wobei die obere gekrümmte Fläche (12) inwendig tangential an der Kolbendrehachse (7) anliegt, und wobei der Bewegungsbereich der unteren gekrümmten Fläche (10) nicht über die äußere Umfangsfläche des säulenförmigen Rotors (3) hinausgeht.
  10. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 2, 3, 5, 6 oder 7, bei welcher bezogen auf den inwendigen Berührungspunkt zwischen dem säulenförmigen Rotor (3) und der Innenwand des zylindrischen Zylinders (1) die linke Zylinderwand wenigstens zwei Einlässe (13) aufweist und die rechte Zylinderwand einen Auslass (14) aufweist, wenn der säulenförmige Rotor (3) im Uhrzeigersinn betrieben wird, und wobei, wenn der säulenförmige Rotor (3) gegen den Uhrzeigersinn betrieben wird, die rechte Zylinderwand wenigstens zwei Einlässe (13) aufweist und die linke Zylinderwand einen Auslass (14) aufweist.
  11. Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 8, bei welcher am Spitzenwinkel des Kolbens (6) eine Dichtungseinheit (19) vorgesehen ist, wobei die Dichtungseinheit ein halbsäulenförmiges Hauptdichtungsband (20) und fächerförmige Klemmplatten (21) umfasst, wobei eine Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands (20) mit der Innenwand des Zylinders (1) in Kontakt steht, wobei die Radianten derjenigen Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands (20), die mit der Innenwand des Zylinders (1) in Kontakt steht, und der Innenwand des zylindrischen Zylinders (1) gleich sind, wobei sich der Kreismittelpunkt des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands (20) auf der Berührungslinie zwischen dem Spitzenwinkel des Kolbens (6) und der Innenwand des zylindrischen Zylinders (1) befindet, wobei die Oberfläche des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands (20), die mit der Innenwand des Zylinders (1) in Kontakt steht, wenigstens eine Dichtungsnut (23) aufweist, wobei ein Dichtungsband (24) in der Dichtungsnut (23) vorgesehen ist, wobei die fächerförmigen Klemmplatten (21) jeweils an den beiden Enden des halbsäulenförmigen Hauptdichtungsbands (20) angebracht sind, wobei die fächerförmigen Klemmplatten (21) und das halbsäulenförmige Hauptdichtungsband (20) konzentrisch sind, wobei eines der Enden der fächerförmigen Klemmplatten (21) jeweils fest mit dem halbsäulenförmigen Hauptdichtungsband (20) verbunden ist, wobei die Innenseiten der anderen Enden der fächerförmigen Klemmplatten (21) jeweils mit einem vorstehenden bogenförmigen Streifen (22) ausgebildet sind, wobei entsprechende bogenförmige Rillen an dem fächerförmigen Kolben vorgesehen sind, wobei die vorstehenden bogenförmigen Streifen (22) in den bogenförmigen Rillen aufgenommen sind.
  12. Rotorpumpe mit fester Schiene nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welcher an jeder Zylinderendabdeckung (2) eine Rotorkühlöffnung (18) vorgesehen ist, die mit der festen Schiene (8, 8') und den Kolbennuten (5) in Verbindung steht.
  13. Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene, wobei der Turbolader-Verbrennungsmotor aus wenigstens zwei Rotorpumpen mit festen Schienen nach den Ansprüchen 1 bis 14 zusammengesetzt ist, welche durch eine Kombinationsverbindung an der gleichen Rotorwelle (4) angeordnet sind.
  14. Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 13, wobei sich der Turbolader-Verbrennungsmotor aus einer Kombination von Rotorpumpen mit festen Schienen durch eine feste Verbindung zusammensetzt aus einer Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, und einer Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, oder sich durch eine feste Verbindung zusammensetzt aus einer Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, und zwei Rotorpumpen mit festen Schienen, die als Verbrennungsmotoren genutzt werden, oder sich durch eine feste Verbindung zusammensetzt aus einer Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, und zwei Rotorpumpen mit festen Schienen, die als Kompressoren genutzt werden.
  15. Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem die Zylinderendabdeckungen (2) von zwei benachbarten Rotorpumpen mit festen Schienen in einer integrierten Struktur gefertigt sind, sodass eine gemeinsame Zylinderendabdeckung (2) ausgebildet ist.
  16. Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 15, bei welchem an der gemeinsamen Zylinderendabdeckung (2) von zwei benachbarten Rotorpumpen mit festen Schienen wenigstens ein zylindrisches Luftdüsenmikroloch (15) vorgesehen ist, wobei das Luftdüsenmikroloch (15) als ein Auslass der Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, verwendet werden kann und als ein Einlass der Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor genutzt wird, verwendet werden kann, wobei an dem Zylinder der Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, nahe dem Luftdüsenmikroloch (15) eine Kraftstoffdüse (16) und wenigstens eine Zündkerze (17) vorgesehen ist.
  17. Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 13 oder 14, wobei, wenn die Radien der benachbarten Zylinder gleich sind, die axiale Länge der Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, größer ist als die axiale Länge der Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, sodass das Zylindervolumen der Rotorpumpe mit fester Schiene, welche als Kompressor genutzt wird, größer ist als das Zylindervolumen der Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird.
  18. Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 13, wobei bezogen auf eine Zylinderdurchmesserlinie, die durch den Berührungspunkt zwischen der Innenwand des zylindrischen Zylinders (1) und dem säulenförmigen Rotor (3) hindurchgeht, ein radialer Abweichungswinkel zwischen den Zylindern von zwei benachbarten zylindrischen Rotorpumpen mit festen Schienen ausgebildet ist, wobei der Abweichungswinkel nicht größer als 60 DEG ist.
  19. Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene nach Anspruch 14, wobei der säulenförmige Rotor von derjenigen Rotorpumpe mit fester Schiene, die als Verbrennungsmotor verwendet wird, zwischen benachbarten fächerförmigen Kolben mit einer Verbrennungsrille ausgebildet ist.
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