DE2334233A1 - Maschine mit kugelsegmentaxialringkolben und in der mittelwelle vorzugsweise fest gelagerten lamellen sowie mit dichtungsanordnung ausserhalb der hauptkraftwirkungslinien, vorzugsweise fuer arbeitsverfahren mit drucksteigerungs-, druckminderungs- oder drehmomentuebertragungsprinzip - Google Patents

Description

Beschreibung

"Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben und in der Mittelwelle vorzugsweise fest gelagerten Lamellen sowie mit Dichtungsanordnung, außerhalb der Hauptkraftwirkungslinien, vorzugsweise für Arbeitsverfahren mit Drucksteigerungs-, Druckminderungs- oder Drehmomentübertragungsprinzip. "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine mit rotierender Ein- oder Abtriebsangriffsstelle, vorzugsweise für Arbeitsverfahren mit Drucksteigerungs-, Druckminderungs- oder Drehmomentübertragungsprinzip. Die Maschine ist gekennzeichnet durch Kugelsegmentaxialringkolben und in der Mittelwelle vorzugsweise fest gelagerten Lamellen sowie gekennzeichnet dadurch, daß die erforderlichen Dichtungen in Form von Flächen und/oder Leisten vorzugsweise außerhalb der HauptkraftWirkungslinien angeordnet sind. Durch den Erfindungsgegenstand wird erreicht, daß gemäß der Dichtungsanordnung vorzugsweise außerhalb der Hauptkraftwirkungslinien Reibungsverluste auf ein Minimum begrenzt werden und somit der Maschinenwirkungsgrad entsprechend hoch liegt. Ferner wird bei dem Erfindungsgegenstand der Kugelsegmentaxialringkolben als um seine Axialachse vorzugsweise symmetrisches Teil fix gelagert, wodurch Unwucht nicht auftreten kann und dadurch zusätzliche Massenausgleichskonstruktionselemente nicht erforderlich sind. Diese Hauptmerkmale des Erfindungsgegenstandes bewirken, daß er auch bei hohen Drehzahlen problemlos eingesetzt werden kann.

Durch die fortschreitende Industriealisierung ist der Bedarf an Maschinen für Arbeitsverfahren mit Drucksteigerungs-, Druckminderungs- oder Drehmomentübertragungsprinzip, umfassend den großen Bereich der Pumpen, Motoren und als Grenzbereich auch Drehmomentwandler, sehr stark angestiegen»

5098U/0010

!Die Bauarten älterer Konstruktionen der Kolbenmaschinen wandeln Linearbewegung der Kolben über die Kurbelwelle in Drehbewegung um, wodurch aufwendige Mechanismen erforderlich und ferner auch noch die großen Unwuchtprobleme durch Massenausgleich zu bewältigen sind, ferner sind bei den meisten Arbeitsverfahren, für welche diese haschinen eingesetzt werden, Ventile mit entsprechenden, dazugehörigen Steuerungskonstruktionsteilen erforderlich. In neuerer Zeit wurden verschiedene Rotationskolbenmasehinenkonstruktionen bekannt, bei welchen die Umwandlung von Linear- in Drehbewegung und vielfach auch Ventilsteuerungen, da überflüssig, entfallen. Als wesentliche Nachteile dieser neueren Konstruktionen verbleibt der weiter erforderliche Massenausgleich für systembedingte Unwuchteinheiten· Ferner ergibt sich bei einem Teil dieser Anordnungen der große Nachteil, daß sich der Kolben in einigen Arbeitsstellungen auf Dichtungen abstützen oder abwälzen kann, was entsprechenden, nachteiligen Verschleiß und somit auch Minderung des mechanischen Wirkungsgrades bedingte Auch ist von einigen Konstruktionen bekannt, daß die Kraftübertragung vom Kolben auf die Abtriebswelle über Verzahnungsanordnung erfolgt und damit durch die systembedingten Dauerstoßbelastungen der Verzahnung weitere nachteilige Verschleißstellen vorhanden sind»

Als (J-renzbereich der Kolbenmaschinenkonstruktionen sind die vorwiegend im Hydraulikbereich eingesetzten Lamellenpumpen und -motoren zu nennen. Bei diesem System erzeugt die Wirkungslinie der Impulskraft direkt drehende Bewegung und auch der Massenausgleich ist bei Doppelkammersystem ohne Zusatzeinrichtungen erzielbar, wogegen aber als Hauptnachteil die große Belastung der Dicht- und Lamellengleitsteilen durch direkten Angriff der Hauptkraftwirkungslinien zu erwähnen ist_o Dieser Mauptnachteil in

_ 3 _ 5098U/0010

Verbindung, mit der Lamellenbewegung ist hauptsächlich die Ursache dafür, daß diese Art Maschinen nicht für hohe Drehzahlen geeignet ist, obwohl bei den niedrigen Drehzahlen neben den konstruktiven Merkmalen insbesondere der geringe Schallpegel in Richtung, Umweltschutz durch Schallverur— Bacher sehr positiv hervorzuheben ist.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Maschine vorzugsweise für Arbeitsverfahren mit Drucksteigerungs-, Druckminderungs- oder Drehmomentüberträgungsprinzip anzugeben, bei welcher Kugelsegmentaxialringkolben in Verbindung mit in der Mittelwelle vorzugsweise fest gelagerten Lamellen eingesetzt werden und die Dichtungen in Porm von Plächen und/oder Leisten vorzugsweise außerhalb der Hauptkraftwirkungslinien angeordnet sinde Erfindungsgemäß wird dadurch erreicht, daß der Erfindungsgegenstand systembedingt keine Unwuchteinheiten aufweist und die mechanischen Verluste durch Dichtstellen sehr gering sind, wodurch mit optimal hohem Wirkungsgrad der Erfindungsgegenstand auch bei sehr hohen Drehzahlen eingesetzt werden kann· Perner ist erfindungsgemäß das Funktionsprinzip des Erfindungsgegenstandes derart fixiert, daß vorzugsweise ohne Ventile gearbeitet werden kann und somit die entsprechenden, aufwendigen Steuerungsteile für die Ventile einschließlich der Ventile selbst nicht benötigt werden«.

Die erfindungsgemäße Maschine für Arbeitsverfahren mit vorzugsweise Drucksteigerungs-, Druckminderungs- oder Drehmomentübertragungsprinzip besteht aus einer Kraftübertragungseinheit mit Rotationsprinzip, gekennzeichnet dadurch, daß der Arbeitsraum durch Mittelwelle 1 , Lamellen 3 , Kugelsegmentaxialringkolben 2 und Außengehäuse 4 als Hauptelementen gebildet wird. Die Anordnung ist ferner

5098U/0010

gekennzeichnet dadurch, daß die Abwälzflächen des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 mit der Mittelwelle 1 sowie mit dem Außengehäuse 4 kugelig ausgebildet sind und die Symmetrielinien dieser kugeligen Flächen vorzugsweise einen gemeinsamen Mittelpunkt 6 auf der Symmetrielinie der Mittelwelle 1 haben, wodurch der Kugelsegmentaxialringkolben 2 mit seiner Axialsymmetrielinie geneigt zu der Symmetrielinie der Mittelwelle 1 gelagert werden kann mit vorzugsweise Symmetrielinienschnittpunkt ebenfalls im Mittelpunkt 6 und dennoch unwuchtfreier Rundlauf der drehenden Teile erzielt wird· Erfindungsgemäß ist die Mittelwelle 1 ferner gekennzeichnet dadurch, daß radial in ihr fest gelagerte Lamellen 3 angeordnet sind, welche in entsprechenden Aussparungen 2.1 des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 eingreifen und dadurch den ringförmigen Arbeitsraum in Radialkammern unterteilen, welche wiederum entsprechend der Neigung des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 gegenüber der Mittelwelle 1 ihr Volumen über den Umfang gleichmäßig, verändern, wodurch das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Maschine bestimmt wird₀ Dieses Punktionsprinzip hat als Grundlage die Volumenveränderung der Radialkammern über den Umfang bei einer Umdrehung der Mittelwelle 1, wodurch je nach Umfangsabdeckung reine Drehmomentübertragung über die Lamellen 3 mit Drucksteigerung, oder -abbau als auch Kompressions- sowie Expansionseffekt erzielt werden kann. Dadurch ist die erfindungsgemäße Maschine für den Einsatz bei Drucksteigerungs-, Druckminderungs-, Druckumwandlunge-, Drehmomentübertragungs-, Vakuumerzeugungs-, Yolumenförderungs- sowie Kompressions- und Expansionsverfahren, letztere mit als auch ohne Verbindung mit Verbrennungsverfahren wie beispielsweise nach dem Otto- oder Dieselverfahren, vorzugsweise geeignet, wobei vom erfindungsgemäßen mechanischen

5098U/0010

Aufbau lier keine Unwuchtprobleme auftreten und ferner die Dichtungsstellen durch die Hauptkraftwir>-ungslinien nicht nennenswert belastet werden. Dadurch ist es erfindungsgemäß auch bei der Anwendung, zur hydraulischen Kraftübertragung, im Gegensatz zu fast allen anderen bekannten, hydrostatischen Konstruktionen möglich, mit den hohen Drehzahlen und großen Leistungen, welche beispielsweise von den Verbrennungsmotoren im Automobilbau bestimmt werden, die erfindungsgemäße Maschine als hydraulische Kraftübertragungsmaschine zu betreiben.

Jürfindungs gemäß ist vorgesehen, den Kugel segmentaxialringkolben 2 unter fixem Neigungswinkel zur Mittelwelle 1 zu lagern, wodurch bei gleichbleibendem Mengenstrom auch die Drehzahl konstant bleibt; aber auch die Möglichkeit der Veränderung des Neigungswinkels is erfindungsgemäß als Variante berücksichtigt, um dadurch das Verhältnis von Mengenstrom zu Drehzahl verändern zu können. Mit der letztgenannten Möglichkeit bei mindestens einer Maschine ist bei Verbundbetrieb von zwei oderer mehreren erfindungsgemäßen Maschinen erfindungsgemäß eine stufenlose Drehzahlregelung bei Antrieben für beispielsweise Autos ausführbar, wodurch ein mechanisches oder hydraulisch-mechanisches Getriebe zwischen Motor und Abtriebsangriffspunkt für die Räder durch eine technologisch bessere, hydraulische Maschine ersetzt werden kann. Bei der Anwendung im Auto kann ferner das Differentialgetriebe der Antriebsachse zusätzlich dadurch eingespart werden, daß bei der Verbundschaltung der erfindungsgemäßen Maschinen die hydraulisch getriebene Einheit aus üJinzelge trieben, vorzugsweise je Antriebsrad eine Maschine, besteht und die Differenzgeschwindigkeit bei Kuxvenfahrten und dergleichen

5098U/0010

innerhalb der Zuleitung der hydraulischen Verbundschaltung ausgeglichen wird. Ferner ist es durch die hydraulische Verbundschaltung möglich, Drehbewegungen von Ein- zu Abtriebsstelle, wie beispielsweise durch Lokomotivdrehgestelle verursacht, welche bisher bei mechanischer Kraftübertragung sehr störend wirkten, problemlos zu bewältigen»

Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, den Erfindungsgegenstand als eine Maschine mit zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in Zwillingsanordnung auszuführen, wodurch das 3?ördervolumen und das Drehmoment bei gleichbleibender Drehzahl verdoppelt werden können, ohne daß nennenswert mehr Axiallagerdruck zum Außengehäuse 4 hin abgestützt werden muß. Diese Anordnung hat ferner erfindungsgemäß den großen technologischen Vorteil, daß die Neigungssymmetrielinien der zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 radial versetzt angeordnet werden können, also die zwei Punkte der größten Schrägstellung zur Mittelwelle 1 radial versetzt sind ο Dadurch werden Fördervolumen und Drehmoment im Maximumwert etwas reduziert, bei entsprechender Abdeckung der Radialkammern wird aber als großer Vorteil absolut konstantes Fördervolumen in allen Winkellagen von Null bis Dreihundertsechzig Grad erzielt„ Damit wird bei inkompressiblen Medien pulsationsfreie Mengenförderung erreicht und ferner, wie Versuche zeigen, der Geräuschpegel auf einem Minimum gehalten und somit von dieser Seite her umweltfreundliches Betriebsverhalten erzielt. Ferner ist es bei dieser Anordnung möglich, daß je eine Radialkammer in einer Winkelstellung theoretisch bis auf das Volumen Null verringert wird, wodurch zum Beispiel sehr extreme Verdichtungs- oder Expansionsbetriebsbedingungen bewältigt werden können. Außerdem kann dadurch, wenn zwei solche

7 -

5098U/0010

ORIGINAL INSPECTED

Maschineneinheiten im Verbund nach zum Beispiel dem Ottoader Dieselverfahren arbeiten, der Todraum gegenüber bekannten Maschinenkonstruktionen theoretisch bis auf UuIl verringert werden und außerdem ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, bei solchem Verbundbetrieb die Fördervolumen in den beiden, im Verbund arbeitenden Maschineneinheiten verschieden groß zu wählen, um zum Beispiel eine möglichst gute Endverbrennung zu erzielen und damit bezüglich der Abgase ein möglichst umweltfreundliches Verhalten zu erreichen*

Bei der Zwillingeanordnung können erfindungsgemäß zur Drehzahl-, Drehmoment- oder Volumenregelung ebenfalls einer oder beide Kugelsegmentaxialringkolben 2 so gelagert sein, daß der Neigungswinkel verstellbar ist»

Eine weitere, erfindungsgemäße Bauart der Zwillingsanordnung ist gekennzeichnet dadurch, daß der Arbeitsraum zwischen den beiden Kugelsegmentaxialringkolben 2 durch einen Bund 1o1 mit großem Durchmesser der Mittelwelle 1 unterteilt wird, wodurch je Kugel segmentaxialringkolben 2 eine separate Arbeiteeinheit entsteht, welche wiederum über den großen Buna 1»1 der Mittelwelle 1 oder das Außengehäuse 4 vorzugsweise an oder nahe der Stelle des kleinsten Volumens der Radialkammern kurzgeschlossen werden können· Dadurch kann zum Beispiel eine Hälfte der Maschineneinheit als Kompreseionsseite und die andere Hälfte als Expansionsseite betriebin werden und somit diese Maschineneinheit als Arbeitsmaschine nach dem Otto-, Diesel- oder anderen Verfahren eingesetzt werden» Diese Anordnung ist für dies· Verfahren im konstruktiven Aufwand, geringer als das weiter

5098U/0010

ORIGINAL INSPECTED

oben genannte oyster 'er Verbundschaltung von zwei haschinen in Zwillingsanordnun_&, weist aber als Nachteil relativ große Todräume auf, so daß je nach Betriebsanforderung, von Pail zu FaIl für eine der beiden Ausführungen zu entscheiden ist_o

Die Lamellen 3 zur Abgrenzung der Radialkammern sind vorzugsweise fest in der Mittelwelle 1 befestigt und rotieren demzufolge mit derselben Drehzahl wie Mittelwelle 1 und Kugelsegmentaxialringkolben 2, wobei die Lamellen 3 vorzugsweise ihre Lagerung zur Symmetrieachse der Mittelwelle 1 immer unverändert beibehalten. Die entsprechenden Aussparungen 2.1 im Kugelsegmentaxialringkolben 2 für die Lamellen 3 ändern über eine Umdrehung jedoch ihren Verlauf zur Symmetrieachse der Mittelwelle 1 und somit auch zu den Lamellen 3 entsprechend dem Neigungswinkel der Symmetrieachse des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 zur Symmetrieachse der Mittelwelle Die daraus resultierenden lieigungsveränderungen können für die Abdichtung von Lamellen 3 zu Kugel segmentaxialring— kolben 2 bei dickflüssigen Medien in Sonderfällen unberücksichtigt bleiben, sofern nur entsprechend große Toleranzen oder bei niedrigen Drehzahlen zusätzlich, flexible Dicntlippen angewendet werden, welche dann natürlich, entsprechen, große Leckverluste verursachen können. Bei Normalfällen ist die erfindungsgemäße Maschine aber auch gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Lamellen 3 und Kugelsegmentaxialringkolben 2 Dichtungen 10 angeordnet sind, welche auf den Lamellen 3 vorzugsweise eine geradlinige Gleitbewegung, bedingen, in den Kugelsegmentaxialringkolben 2 jedoch vorzugsweise eine Bewegung über Zylinderflachen 10»1 je Umdrehung ausführen, wobei die Zylindersymmetrielinien 10,2 dieser Zylinderflächen 10.1 radial zur Mittelwelle 1 angeordnet sind und vorzugsweise durch den Mittelpunkt 6, welcher auch vorzugsweise der Schnittpunkt der Symmetrieachsen von

5098U/001 0

BAD OBiGlNAL

Mittelwelle 1 und Kugelsegmentaxialringkolben 2 ist, verlaufen, i'erner sind die Zylindersymmetrielinien 1Oo2 dieser Zylinderflächen 10.1 vorzugsweise senkrecht zu der Symmetrieachse des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 angeordnet. Dadurch wird bei optimalem Dichtungseffekt die Neigungsveränderung von den Aussparungen 2.1 des Kugelsegmentaxialringkol— bens 2 zu den Lamellen 3 ausgeglichen.

Eine weitere erfindungsg.emäße Bauart ist gekennzeichnet dadurch, daß Kugelsegmentaxialringkolben 2, Lamellen 3 und bei Einfachanordnung auch großer Bund 1.1 der Mittelwelle am äußeren Durchmesser durch ein mitlaufendes i'eilgehäuse 7, bevorzugt als Büchse ausgebildet, abgedeckt werden und somit unter diesen Teilen keine itadialdifferenzbewegung auftritt, was vorwiegend bei Maschinen für sehr hohe Drehzahlen vorteilhaft ist, um auch bei diesen Drehzahlen den Wirkungsgrad entsprechend groß zu gewährleisten,, Das mitlaufende Teilgehäuse 7 wird vorzugsweise zum Außengehäuse 4 durch Dichtungen 8 einfacher, bekannter Bauart mit niedrigen Reibungsverlusten abgedichtet. Als geringer Nachteil muß bei dieser Ausführung jedoch in Kauf genommen werden, daß im Teilgehäuse 7 Öffnungen über den Umfang ausgespart werden müssen, um den Fördervorgang zu gewährleisten, sich diese Öffnungen aber nicht durch die Neigung des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 entleeren lassen, wodurch relativ große Todräume entstehen und somit diese Bauart, sofern radiale Förderrichtung vorliegt, vorzugsweise nur bei nickt oder wenig kompressiblen Medien anzuwenden ist.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In Figur 1 ist die Mittelwelle mit großem Bund 1.1 und Kugelführung 1.2, Kugelsegmentaxialringkolben 2 sowie radial angeordnete und in der Mittelwelle 1 vorzugsweise fest gelagerten Lamellen 3 und

- 10 -

5098U/0010

ORIGINAL INSPECTED

Außengeiiäuse 4 mit Kugelfülirung 4.1 zu erkennen. Über die Mittelwelle 1 wird vorzugsweise die Antriebs- bzw,, Abtriebskraft geleitet. Die iyiittelwelle 1 mit Kugel segmentaxxalrxngkolben 2 und Lamellen 3 führen vorzugsweise im Betrieb eine Drehbewegung aus und das Außengehäuse 4 steht vorzugsweise fest, weshalb die Mittelwelle 1 zum Außengehäuse 4 über iiagerstellen 5·1 und der Kugel segmentaxxalrxngkolben 2 über lagerstelle 5.2 zum Außengehäuse 4 hin abgestützt sind. Durch die Kugelführungen 1.2 an der Mittelwelle 1 und 4.1 im. Außengehäuse 4 und den dazu passenden liegenflächen des Kugel segmentaxxalrxngkolbens 2 ist es erfindungsgemäß möglich, den Kugelsegmentaxxalrxngkolben 2 geneigt gegenüber der Mittelwelle 1 so anzuordnen, daß der bchnittpunkt der bymmetrielinien der Mittelwelle 1 und des Kugelsegmentaxxalrxngkolbens 2 sich vorzugsweise im Mittelpunkt 6 der Kugelführungen 1«2 und 4.1 schneiden, wodurch bei gleichbleibender Abwälzgeometrie des Kugelsegmentaxxalrxngkolbens 2 in den Kugelführungen 1.2 und 4.1 bei einer Umdrehung der Arbeitsraum zwischen Kugelsegmentaxialringkolben 2 und großem Bund 1.1 der Mittelwelle 1 kontinuierlich axial verkleinert und wieder vergrößert wird. Erfindungsgemäß wird dieser Arbeitsraum radial durch Lamellen 3 abgeteilt, wodurch dann mit den entstehenden Eadialkammern das mechanische Arbeitsgrundprinzip der erfindungsgemäßen Maschine erzielt wird, welches technologisch für Drucksteigerung, Druckminderung oder Drehmomentübertragung eingesetzt werden kann.

Die in der Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Bauweise ergibt an der engsten Stelle zwischen großem Bund 1o1 der Mittelwelle 1 und Kugelsegmentaxialringkolben 2 in der jeweiligen Radialkammer ein verbleibendes üestvolumen. Bei kompressiblen Medien ist dies jedoch

- 11 -

5098U/001 0

häufig von Nachteil, weil durch die Größe dieses Jttestvolumens auch die maximale Kompression bestimmt und begrenzt wird. Soll die maximal mögliche Kompression oder Verdrängung aber nicht wesentlich durch das vo-._&t-uannte Restvolumen begrenzt sein, so ist die erfindungsgemäße Maschinenausführung wie in Figur 2 dargestellt auszu— führen«, Diese unterscheidet sich gegenüber der Ausführung gemäß .figur 1 dadurch, daß der große Bund 1.1 der Mittelwelle 1 auf der den Kadialkammern zugewandten Seite einen schrägen Ansatz 1.3 in der Art erhält, daß an der engsten Stelle zwischen großem Bund 1.1 der Mittelwelle 1 und Kugelsegmentaxialringkolben 2 der schräge Ansatz 1o3 des großen Bundes 1.1 formbedingt eine weitere Verringerung des Restvolumens der jeweiligen Radialkammer bis hin zur Möglichkeit, an dieser Stelle das Restvolumen nahe Mull zu reduzieren, ergibt.

Um vorzugsweise bei sehr hohen Drehzahlen die Gleitreibung zu verringern ist erfindungsgemäß, wie in Figur 3 dargestellt, auch vorgesehen, den Kugelsegmentaxialringkolben2, die Lamellen 3 sowie bei Einfachanordnung auch großen Bund 1.1 der Mittelwelle 1 durch ein mitdrehendes Teilgehäuse 7 mit Kugelführung 7·1 abzudecken. Dieses mitdrehende Teilgehäuse 7 wird durch Dichtungen 8 vorzugsweise einfacher, bekannter Bauart mit niedrigen Reibungsverlusten gegenüber dem Außengehäuse 4 abgedichtet. Als geringer Nachteil des mitlaufenden Teilgehäuses 7 ist zu erwähnen, daß bei radialem Arbeitsmedienfluß im Teilgehäuse 7 im Umfang öffnungen für den Fördervorgang, des Arbeitsmediums ausgespart werden müssen, die sich im Betrieb nicht entleeren lassen, wodurch relativ große Todräume entstehen und somit diese Bauart vorzugsweise nur bei nicht kompressiblen oder wenig kompressiblen Medien anzuwenden ist,

- 12 -

5098U/0010

Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine weist die gleichen Hauptbestandte'.le wie in Figur 1 und 2 auf, ist abweichend jedoch gekennzeichnet dadurch, daß der Kugelsegmentaxialringkolben 2 auf einem schwenkbaren Führungsring 9 über die Lagerstelle 9.1 abgestützt ist und der Führungsring 9 derart schwenkbar gelagert ist, daß die Symmetrieachse seiner Lagerungspunkte vorzugsweise den Mittelpunkt 6 der Kugelführungen 1.2 und 4.1 schneidet, wodurch bei gleichbleibender Geometrie in den Kugelführungen 1.2 und 4.1 der Kugelsegmentaxialringkolben 2 mit seiner Neigung zur Mittelwelle 1 in beliebiger Abstufung bis hin zur stufenlosen Verstellung, je fixiert durch entsprechende Verstellung des Führungsringes 9j verändert werden kann, wodurch auch Fördervolumen und Drehmoment verändert werden. Dies kann je nach Bedarf zum. Beispiel der Fördermengenregelung bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl oder auch bei vorzugsweise gleichbleibender Fördermenge zur Drehzahlregelung angewendet werden. Bei Verbundbetrieb von zwei oder mehreren erfindungsgemäßen Maschinen kann damit leicht Drehzahlregelung entsprechend den von außen bestimmten Anforderungen erzielt werden.

Als Ergänzung zu den erfindungsgemäßen Bauarten nach Figur 1 bis 4 ist auch alternativ vorgesehen, anstatt des großen Bundes 1.1 der Mittelwelle 1 das Außengehäuse 4 mit entsprechender Formgestaltung zur axialen Abgrenzung, der Radialkammern einzusetzen. Dabei ergibt sich als Vorteil durch entfallenden großen Bund 1.1 der Mittelwelle 1 eine wesentliche Reduzierung des Axialschubes der Mittelwelle 1 mit entsprechender Lagerentlastung, als geringer Nachteil ist die zusätzliche axiale Gleitfläche zwischen Lamellen 3 und Außengehäuse 4 zu erwähnen.

- 13 -

5098U/0010

Entsprechend der Ueigung des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 gegenüber der Mittelwelle 1 mit den in der Mittelwelle 1 vorzugsweise fest gelagerten Lamellen 3 neigen sich die Aussparungen 2.1 im. Kugelsegmentaxialringkolben 2 für die Lamellen 3 je Winkelstellung bei einer Umdrehung gegenüber den Lamellen 3, so daß entsprechend ausreichender Spielraum zwischen den Aussparungen 2.1 und den Lamellen 3 gelassen werden mußo Bei dickflüssigen Medien wird dennoch ohne weitere konstruktive Dichtungselemente zum Teil noch ausreichender Dichtungseffekt bei jedoch entsprechend großen Dichtungsleckverlusten erzielt. Bei dünnflüssigen und gasförmigen Medien ist es jedoch unbedingt erforderlich, die Aussparungen 2_O1 gegenüber den Lamellen 3 abzudichten, was bei vorzugsweise sehr niedrigen Drehzahlen mittels flexiblen Dichtungen bekannter Bauart erfolgen kann. Bei vorzugsweise höheren Drehzahlen sind aber Dichtungen 10 wie in Figur 5 dargestellt erforderlich, welche vorzugsweise in der Form gekennzeichnet sind dadurch, daß vorzugsweise die Dichtungsflächen gegenüber den .Lamellen 3 als gerade Flächen, gegenüber den Aussparungen 2_O1 aber als Dichtungsflächen mit Form von Zylinderflächen 10.1 ausgebildet sind und dafür in den Aussparungen 2„1 des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 passende, ebenfalls vorzugsweise zylinderförmige Führungsflächen 2ο2 angeordnet sind. Die ZylinderSymmetrielinie 10.2 der Zylinderflächen 10.1 und zylinderförmigen Führungsflächen 2.2 ist vorzugsweise radial auf der Mittelwelle 1 und je in der Längsmitte der Lamellen 3 angeordnet, ferner ist die erfindungsgemäße axiale Anordnung vorzugsweise derart, daß die Zylindersymmetrielinie 10.2 den Mittelpunkt 6 der Kugelführungen 1_O2 und 4«1 schneidet, wodurch eine dichtungsgewährleistende Abwälzgeometrie zwischen Kugelsegaentaxialringkolben 2, Lamellen 3 und Dichtungen 10

-H-

5098U/001 0

-H-

erzielt wird, indem die Zylindersymmetrielinie 10.2 ferner vorzugsweise senkrecht zu der Symmetrieachse des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 angeordnet ist.

In der Figur 6 ist eine erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, welche gekennzeichnet ist dadurch, daß durch Zwillingsanordnung, mit zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in einem Außengehäuse 4 das Fördervolumen verdoppelt wird und gegenüber der Ausführung gemäß Figur 1 der große Bund 1.1 der Mittelwelle 1 entfallen kann und dennoch keine nennenswerten, größere Lagerbelastungen gegenüber dem Außengehäuse 4 abgestützt werden müssen»

In Figur 7 ist die erfindungsgemäße Anordnung in Zwilling.san— Ordnung ähnlich Figur 6 dargestellt und gekennzeichnet dadurch, daß der große Bund 1.1 der Mittelwelle 1 beibehalten wurde mit vorzugsweise auch dem schrägen Ansatz 1.3 am großen Bund 1.1, wodurch in einem Außengehäuse 4 zwei getrennte Arbeitsräume, durch die Lamellen 3 noch unterteilt in Radialkammern, entstehen und diese zwei Arbeitsräume durch entsprechendes Verbinden im Verbund arbeitend für Arbeitsprozesse wie zum Beispiel dem Otto- oder Dieselverfahren eingesetzt werden können und dabei die bekannten Vorteile der Rotationskolbenmaschinen ergeben, ohne aber wie andere Konstruktionen Unwuchtelemente aufzuweisen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8, ebenfalls in Zwillingsanordnung, ist gekennzeichnet dadurch, daß gegenüber dem Aufbau nach Figur 6 die Kugelsegmentaxialringkolben 2 und die Lamellen 3 durch ein mitdrehendes l'eilgehäuse 7, ebenfalls in Zwillingsanordnung mit zwei Kugelführungen 7.1» abgedeckt werden und dieses mitdrehende Teilgehäuse 7 durch Dichtungen 8 vorzugsweise einfacher, bekannter Bauart mit niedrigen Reibungsverlusten gegenüber dem Außengehäuse 4 abgedichtet ist. Dadurch werden bei dieser

- 15 -

5098U/001Q

Ausführung bei Zwillingsanordnung durch Verringerung der Gleitreibung im Systemprinzip die gleichen guten Voraussetzungen für sehr hohe Betriebsdrehzahlen geschaffen wie sie für die Einfachanordnung nach Figur 3 bereits genannt wurden·

In Figur 9 ist ein Ausführungsbeispiel ebenfalls in Zwillingsanordnung dargestellt, welches gekennzeichnet ist dadurch, daß einer der beiden Kugelsegmentaxialringkolben 2 auf einem schwenkbaren Führungsring 9 über die Lagerstelle 9.1 abgestützt ist und der Führungsring 9 derart schwenkbar gelagert ist, daß die Symmetrieachse seiner Lagerungspunkte vorzugsweise den Mittelpunkt 6 der Kugelführungen 1o2 und 4.1 schneidet, wodurch bei gleichbleibender Geometrie in den Kugelführungen 1.2 und 4.1 der schwenkbar gelagerte Kugelsegmentaxialringkolben 2 mit seiner Neigung zur Mittelwelle 1 in beliebiger Abstufung bis Mn zur stufenlosen Verstellung, je fixiert durch entsprechende Verstellung des Führungsringes 9, verändert werden kann, wodurch auch Fördervolumen und Drehmoment verändert werden. Dies kann je nach Bedarf zum Beispiel der Fördermengenregelung bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl oder auch bei gleichbleibender Fördermenge zur Drehzahlregelung angewendet werden» Bei Verbundbetrieb von zwei oder mehreren erfindungsgemäßen Maschinen kann damit leicht Drehzahlregelung entsprechend den von außen bestimmten Anforderungen erzielt und ferner bei entsprechender Überschneidung der Neigungswinkel der zwei Kugelsegmentaxialringkolben Umkehr der Förderrichtung und damit bei einer oder mehrerer der im Verbund arbeitenden Maschinen Drehrichtungsumkehr über einen Teilbereich des Verstellweges des Führungsringes 9 erreicht werden,

- 16 -

5098U/0010

In Figur 1υ ist das itingschema für die zwölf Winkeletellungen ¥ 1 bis W 12 der iianiellen 3 in je Dreißiggradunterteilung am Umfang aufgetragen und die Abdeckzonen 11 duröh das Außengeliäuse 4 im Umfang der Radialkammern über annähernd sechzig Grad, gewählt für ein willkürlich angenommenes Arbeitsverfahren und für eine willkürlich angenommene Größe der Hadialkammern, schemamäßig angedeutet. Die dargestellte geometrische Anordnung, für Zwillingsanordnung, zwei Kugelsegjaentaxialringkolben 2 in einem Außengehäuse 4» ist erfindungsgemäß auch gekennzeichnet dadurch., daß die geneigten Symmetrielinien der zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in Hadialxichtung vorzugsweise versetzt angeordnet werden können, so daß auch jeweils die Stelle der größten Annäherung an den anderen Kugelsegmentaxialringkolben 2 radial versetzt ist. Bei Bauweise mit zum Beispiel gewählter, radialer Neigungsversetzung um sechzig Grad ergibt sich die Summe der jeweils nicht durch Kugelsegmentaxialringkolben 2 abgedeckten Lamellenflächeneinheiten F erfindungsgemäß in der Weise, daß über sechzig Grad, vorzugsweise entsprechend auch den ATodeckzonen 11 durch das Außengehäuse 4, die Summe der nicht abgedeckten Lamellenflächeneinheiten F sich nicht verändert und dadurch erfindungsgemäß ein pulsationsfreier Betrieb erzielt wird, wodurch neben den großen technologischen Vorteilen auch, wie die Erfahrung lehrt, den Anforderungen in dichtung Umweltschutz durch Schallverursacher optimal entsprochen werden kann. Ferner ist diese erfindungsgemäße Anordnung der Zwillingsanordnung nach geometrischem Schema gemäß Figur 10 mit zugehöriger Summentabelle gemäß Figur 11 auch gekennzeichnet dadurch, daß durch die radiale Neigungsversetzung, der zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 es bei konstruktiver Anordnung mit entsprechend weiter Annäherung der zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 möglich ist, theoretisch das Volumen Mill in

- 17 -

5098U/0010

mindestens je einer Radialkammer zu erreichen, was bedingt, daß die zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 sich, an der Stelle der maximalen Neigung in Axialrichtung gesehen überschneiden, diese Überschneidung jedoch, da radial versetzt, ausführbar ist. Dadurch, ist diese Anordnung, als eine einzelne Maschine oder aber auch im Verbundbetrieb, für den Einsatz bei sehr hohen Verdichtungs- oder Expansionsbetriebsbedingungen sehr gut geeignet. Außerdem kann mit dieser Anordnung,, wenn zwei solche Maschineneinheiten im Verbund, vorzugsweise mit mechanischer Verbindung für Drehzahlzwangsabhängigkeit, nach zum Beispiel dem Ottooder Dieselverfahren arbeiten, der Todraum. gegenüber bekannten Maschinenkonstruktionen theoretisch bis auf Null verringert werden und außerdem ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, bei solchem Verbundbetrieb bei Bedarf die Fördervolumen in den beiden Maschineneinheiten verschieden gg:oß zu wählen, um zum Beispiel eine möglichst gute End— verbrennung zu erzielen und damit bezüglich der Abgase ein möglichst umweltfreundliches Verhalten zu erreichen«.

In Figur 12 ist als Ergänzung zu Figur 7 oder mit geringer Abwandlung auch zu Schemabildern nach Figur 10 und 11 die geometrische Anordnung der zwei Arbeitseinheiten im Schema, eine für Kompression und eine für Expansion, dargestellt„ Diese Anordnung ist gekennzeichnet dadurch, daß für den Arbeiteprozeß des Otto- oder Dieseiverfahrens die Abdeckzonen 11 von Kugelsegmentaxialringkolben 2 mit Lamellen 3 durch das Außengehäuse 4 für Kompressions- und Expansionsseite schematisch aufgetragen wurde, wodurch die Verbindung der beiden Arbeitseinheiten an der Stelle großer Kompression durch Verbindungsstelle 12 sichtbar ist mit, bei Ottoverfahren nachfolgender Fremdzündungsstelle 13«. Bei Arbeitsprozeß nach zum. Beispiel dem Dieselverfahren

- 18 -

5098U/001 0

entfällt die Fremdzündungssteile 13. Die erfindungsgemäße Besonderheit dieser Maschine, insbesondere nach Anordnung gemäß Figur I₉ besteht ferner darin, daß bei dieser Anordnung vorzugsweise auf einer gemeinsamen Mittelwelle 1 die zwei Arbeitseinheiten durch verschiedene Neigung der Kugelsegmentaxialringkolben 2 verschiedene Volumen aufweisen können, wodurch insbesondere Aufladungseffekt oder aber auch günstigerer, möglichst vollständiger Verbrennungseffekt gegenüber zum Beispiel Zylinderkolbenmaschinen erzielt werden kann» Letzteres ist ein weiterer, wichtiger Punkt, mit welchem bei relativ einfacher Maschinenkonstruktion den Umweltschutzanforderungen durch Verhinderung, gefährlicher Luftverunreinigung, infolge unvollständiger Verbrennung; entsprochen werden kann»

Allgemein ist zu den Abbildungen in den Figuren 1 bis 12 vollständigkeitshalber zu erwähnen, daß die dick ausgezogenen Schemapfeile S die Strömungsrichtung eines beliebigen Mediums bei beliebig gewähltem Funktionsprozeß angeben und bei andersartigen wie den jeweils willkürlich, angenommenen Funktionsprozessen, zum Beispiel Expansion anstatt Kompression, die Strömungsrichtung der beliebigen Medien entgegengesetzt verlaufen kann. Desweiteren kann auch, wie von anderen Konstruktionen bekannt, der Weg dee Arbeitsmediums anstatt durch Ein- und Auslaßquerschnitte des Außengehäuses 4 bei Bedarf auch durch entsprechende Bohrungen der Mittelwelle 1 verlaufen.

Die in der Beschreibung gebrauchte Formulierungen Umdrehung und Drehzahl ist für die Bewegung der einzelnen Maschinenelemente untereinander zu verstehen, während es entsprechend

- 19 -

5098U/0010

den jeweiligen Anforderungen, wie "bei "bekannten anderen Ausführungen auch, möglich, ist, daß das Außengehäuse 4 feststeht und die Mittelwelle 1 sich dreht oder aber die Mittelwelle 1 feststeht und das Außengehäuse 4 sich dreht und ferner beide sich drehen, jedoch zueinander eine Kelativbewegung ausführen»

Ferner sind in der vorstehenden Beschreibung die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Maschine, wie Mittelwelle 1, Kugelsegmentaxialringkolben 2 oder Außengehäuse 4 als eine jeweilige Einheit beschrieben. Diese einzelnen Elemente können gemäß den jeweiligen mechanischen, vorzugsweise fertigungstechnischen Bedingungen aus mehrteiligen Konstruktionen bzw. Einheiten bestehen. Als G-renzfall können auch zwei Elemente wie beispielsweise Mittelwelle 1 und Lamellen als eine Einheit gefertigt werden* sofern dadurch keine Funktionsbeeinträchtigung der erfindungsgemäßen Maschine erfolgt.

Bei den in Figur 11 und 12 angegebenen Summen der nicht abgedeckten Lamellenflächeneinheiten F wurde vereinfachend die Abwälzkurve über dreihundertsechzig Grad als Gerade angenommen, weil dies über die maßgeblichen, funktionskennzeichnenden Winkelbereiche ohne nennenswerte Fehlergröße zulässig ist. Diese vereinfachende Annahme als Gerade wurde auch den technologischen Folgerungsbetrachtungen zugrunde gelegt, welchen demzufolge bei ganz exakter Fixierung eine nicht nennenswerte Fehlergröße hinzuzufügen wäre. Diese Fehlergröße wurde vereinfachend in dieser Beschreibung vernachlässigt.

- 20 -

5098U/001 0

ORIGINAL INSPECTED

Claims (15)

1. Erf indungsansprüche;

   }) Maschine für vorzugsweise Arbeitsverfahren mit Druckst eigerung,s-, Druckminderunge- oder Drehmomentübertragungsprinzip, gekennzeichnet dadurch, da£ sie mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 und in der Mittelwelle 1 vorzugsweise fest gelagerten Lamellen 3 ausgerüstet und der Kugelsegmentaxialringkolben 2 zum Außengehäuse 4 und Mittelwelle 1 geneigt gelagert ist mit Schnittpunkt der Symmetrielinien vorzugsweise im Mittelpunkt 6 und diese drei Teile über Kugelführungen 1.2 und 4.1 mit vorzugsweise gleichem geometrischen Mittelpunkt 6 dieser Kugelführungen eine geometrische Zwangeführung dieser drei Teile untereinander bei einer Umdrehung, des Kugel— segmentaxialringkolbens 2 ergeben, wodurch, der ringförmige Arbeitsraum zwischen Kugelsegmentaxialringkolben 2, Außengehäuse 4 und Mittelwelle 1 mit großem. Bund 1.1 sich vorzugsweise gleichmäßig verengt und wieder erweitert. Durch Lamellen 3> gekennzeichnet dadurch, daß sie bauartbedingt in der Mittelwelle 1 vorzugsweise fest gelagert sind und der Kugelsegmentaxialringkolben 2 entsprechende Aussparungen 2.1 für die Lamellen 3 aufweist, wird der oben genannte ringförmige Arbeitsraum, in Radialkammern unterteilt und dadurch exakt abgegrenzte Arbeitskammern in Form dieser Radialkammern über den Umfang der erfindungsgemäßen Maschine geschaffen, vorzugsweise mit entsprechenden Ein- und Auslaßquerschnitten im Außengehäuse 4 oder in der Mittelwelle .1 „ Diese erfindungsgemäße Maschine ist ferner gekennzeichnet dadurch, daß durch, die oben genannte, vorzugsweise feste Lagerung, der

   - 21 -

   5098U/001Q

   COPY ORIGINAL !NSPECXED

   Lamellen 3 in der Hittelwelle 1 die vom jeweiligen Arbeitsprinzip verursachten und auf die Lamellen 3 wirkenden Drehmomentkräfte kraftschlüssig, also ohne Reibung verursachende Gleitbewegung, auf die Mittelwelle 1 übertragen werden«, Dadurch werden die Pührungsflachen zwischen den die Radialkammern bildenden Teilen, Mittelwelle 1 mit großem. Bund 1.1 und Lamellen 3 sowie Kugelsegmentaxialringkolben 2 und Außengehäuse 4, nicht von den Hauptkraftwirkungslinien belastet, wodurch auf diesen Flächen keine nennenswerten Reibungskräfte auftreten und somit die dort erforderlichen Dichtungen, in Form der Flächen selbst oder zusätzlichen Dichtungsteilen, durch Reibungskräfte, welche von den Hauptkraftwirkungslinien verursacht werden könnten, nicht belastet werden,. Dadurch treten auch bei hohen Drehzahlen nur geringe Reibungsund Verschleißeinwirkungen auf. Die erfindungsgemäße Maschine ist ferner gekennzeichnet dadurch, daß abwälzgeometrie- und lagerungsbauartbedingt vorzugsweise keine Unwuchtelemente vorhanden sind und dadurch Massenausgleichskonstruktionen und -elemente nicht benötigt werden,,
2. 2) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 1 und gekennzeichnet dadurch, daß der große Bund 1.1 der Mittelwelle 1 einen schrägen Ansatz 1.3 aufweist, welcher in seiner Form vorzugsweise der Neigung des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 angepaßt ist in der Art, daß an der engsten Stelle zwischen großem Bund 1.1 der Mittelwelle 1 und Kugelsegmentaxialringkolben 2 der Todraum wesentlich reduziert und damit vorzugsweise den höheren Anforderungen bei Arbeitsprozessen mit gasförmigen Medien enTsproclien wird.

   - 22 -

   5098U/001 0
3. 3) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 1 oder 2 und gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich ein mitdrehendes l'eilgehäuse 7 mit Kugelführung 7.1, vorzugsweise ebenfalls mit gleichem geometrischen Mittelpunkt 6 der Kugelführung 7.1, die Radialkammern zwischen Teilgehäuse 7 selbst, Kugelsegmentaxialringkolben 2, Lamellen 3 und Mittelwelle 1 mit großem Blind 1.1 abschließt und auch den großen !bund 1.1 teilweise oder ganz ersetzen oder ein l'eil desselben sein kann und dieses mitdrehende l'eilgehäuse 7 gegenüber dem Außengehäuse durch einfache, reibungsarme Dichtungen abgedichtet werden kann, wodurch, der Kugelsegmentaxialringkolben 2 mit seiner äußeren Kugelfläche in der Kugelführung 7»1 nur noch axiale Relativbewegung ausführt und durch die damit erzielte Vermeidung der radialen Relativbewegung des Kugelsegmentaxialring— kolbens 2 entsprechend weitere Reduzierung von Verlust— reibung erzielt wird. Dazu kommt noch die Reduzierung von Verlustreibung durch die ebenfalls entfallende, vordem auf gemeinsamer Führungsfläche stattgefundener Relativbewegung zwischen Außengehäuse 4 und äußerem Umfang des großen Bundes 1.1 der Mittel welle 1. Dadurch eignet sich diese Ausführung insbesondere für den Einsatz bei hohen Betriebsdrehzahlen.
4. 4) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 und gekennzeichnet dadurch, daß die Neigung des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 zur Mittelwelle 1 mittels schwenkbarem führungsring 9, dessen Symmetrieachsen seiner Lagerungspunkte vorzugsweise den geometrischen Hittelpunkt 6 der Kugelführungen 1.2 und 4.1 bzw. 7o1 schneide«, an welchem !führungsring 9 der Kugelsegmentaxialringkolben 2 über Lagerstelle 9.1 abgestützt ist, ohne Veränderung der Geometrie in den Kugelführungen 1o2 und 4.1 bzw. 7.1 verstellt werden kann und somit

   23 509814/0010

   vorzugsweise Fördervolumen, Drehmoment als auch Drehzahl verändert, bis hin zur stufenlosen Regulierung, werden können und ferner Drehrichtungs- oder Förderrichtungsänderung bewirkt werden kann_o
5. 5) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 und gekennzeichnet dadurch, daß die Mittelwelle 1 ohne großen Bund 1.1 ausgeführt oder dessen Außendurchmesser reduziert ist und dafür das Außengehäuse 4 entsprechende ]?ormgestaltung aufweist und somit anstatt großem Bund 1.1 der Mittelwelle 1 das Außengehäuse 4 die üadialkammern auch axial auf einer Seite, ganz oder teilweise, abgrenzt. Dadurch werden die axialen Lagerschubkräfte von Mittelwelle 1 zu Außengehäuse 4 teilweise bis fast ganz eliminiert»
6. 6) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 1 oder 2 und gekennzeichnet dadurch., daß in einem Außengehäuse 4 auf einer Mittelwelle 1, mit oder ohne großem Bund 1_O1, mit oder ohne schrägem Ansatz 1.3» zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in Zwillingsanordnung gelagert sind und der Arbeitsraum dazwischen technologisch vorzugsweise als eine Einheit arbeitet, wodurch die Arbeitsleistung bei nahezu unveränderten Axiallagerkräften auf das Außengehäuse 4 verdoppelt werden kann.
7. 7) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 6 und gekennzeichnet dadurch, daß in einem Außengehäuse 4 auf einer Mittelwelle 1 zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in Zwillingsanordnung gelagert sind und ferner ein großer Bund 1.1, mit oder ohne schrägem Ansatz 1.3» der Mittelwelle 1 den zwischen den zwei

   - 24 -

   5098U/001Q

   Kugelsegmentaxialringkolben 2 entstehenden Arbeitsraum in zwei getrennte, technologisch vorzugsweise in Reihe schaltbare Systeme unterteilt, wodurch Arbeitsprozesse wie zum Beispiel das Ottoverfahren in einer erfindungsgemäßen Maschine durchgeführt oder auch bei reinen Drucksteigerungs- oder Druckminderungsverfahren zweistufige Arbeitsweise in einer Maschine erzielt werden können.
8. 8) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 6 oder 7 und gekennzeichnet dadurch, daß in einem Außengehäuse 4 auf einer Mittelwelle 1 zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in Zwillingsanordnung gelagert und die drehenden Teile, Mittelwelle 1 mit Lamellen 3 und Kugelsegmentaxialringkolben 2, γόη einem mitlaufenden Teilgehäuse 7, ebenfalls in Zwillingsanordnung mit zwei Kugelführungen 7.1, radial abgedeckt sind, wodurch die gleichen Vorteile wie in Anspruch 3 für Maschinen-Einfachanordnung beschrieben auch bei Bauweise mit Zwillingsanordnung erzielt werden,,
9. 9) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 6 oder 7 oder 8 und gekennzeichnet dadurch, daß in einem Außengehäuse 4 auf einer Mittelwelle 1 zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in Zwillingsanordnung angeordnet sind und die Neigung von einem oder beiden dieser Kugelsegmentaxialringkolben 2 zur Mittelwelle 1 mittels schwenkbarem Führungsring 9, mit den gleichen geometrischen Anordnungsmerkmalen wie unter Anspruch 4 beschrieben, verstellt werden kann, wodurch die gleichen Vorteile wie unter Anspruch 4 für Maschinen-Einfachanordnung beschrieben auch bei Bauweise mit Zwillingsanordnung erzielt werden können.

   - 25 -

   509814/0010
10. 10) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkölben 2 nach Anspruch. 6 oder 8 oder 9 und gekennzeichnet dadurch, daß bei .Bauweise in Zwillings anordnung die zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 derart ange L'dnet sind, daß die zwei Stellen der jeweils größten Neigung von jeweiligem Kugelsegmentaxialringkolben 2 zur Mittelwelle 1 im radialen Umfang zueinander versetzt sind, wodurch, wie in Figur 10 und 11 für das willkürlich gewählte Beispiel mit entsprechenden Abdeckzonen 11 durch das Außengehäuse 4, für die Hadialkammern die Summe der jeweiligen, nicht abgedeckten Lamellenflächeneinheiten F im Bereich der maßgeblichen Arbeitswege über den jeweiligen Umfangsbereich gleich groß bleibt, wodurch vorzugsweise pulsationsfreies Arbeiten mit entsprechendem, extrem niedrigen G-eräuschpegel erzielt wird_o
11. 11) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkölben 2 nach Anspruch 10 und gekennzeichnet dadurch, daß die Mittelwelle 1 ohne großen Bund 1.1 ausgeführt ist und außerdem die zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 in axialer Richtung möglichst nahe beieinarder gelagert sind und ihre den Radialkainmern zugekehrten Flächen vorzugsweise derartige Form aufweisen, daß zwischen den radial versetzten Stellen der größten Neigung der zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 bei mindestens einer Winkelstellung der zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 eine geometrische Flächenparallelität mit Annäherung möglich bis hin zur Flächenberührung, vorzugsweise mindestens über die Umfangsbreite je einer zwischen zwei benachbarten Lamellen 3 liegenden Radialkammer, ergeben,, Dadurch wird es bei konstruktiv,

    - 26 -

    509814/0 IM

    gemäß den geometrischen Abwälzverhältnissen maximal möglicher, naher Lagerung; der zwei Kugel segmentaxialringkolben 2 ausführbar, das Restvolumen der jeweiligen Radialkammer an der engsten Stelle zwischen den zwei Kugelsegmentaxialringkolben 2 bis hin auf theoretisch KuIl zu verringern, wodurch auch extremen Anforderungen vielerlei Art beim Arbeiten mit insbesondere gasförmigen Medien entsprochen werden kann.
12. 12) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 1 oder 2 bis oder 6, oder 8 bis oder 11 und gekennzeichnet dadurch, daß zwei solche Maschinen technologisch im Verbund arbeiten und über vorzugsweise mechanische Einrichtungen bekannter Bauart wie Zahnräder und dergleichen drehzahlzwangsläufig gekoppelt sind, wodurch insbesondere speziellen Anforderungen bei Wärmeprozessen wie beispielsweise Otto- oder Dieselverfahren entsprochen werden kann·
13. 13) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 1 oder 2 bis oder 12 und gekennzeichnet dadurch, daß zwei oder mehrere Maschinen, als separate Einheiten oder mit gemeinsamen Mittelwellen 1 oder Außengehäusen 4 oder beiden, im Verbund arbeitend angeordnet sind und damit vielfältigen Anforderungen bei industrieller oder anderer Anwendung entsprochen werden kann.
14. 14) Maschine mit Kugel segmentaxialringkolben 2 nach Anspruch 13 und gekennzeichnet dadurch, daß eine oder mehrere der gemeinsam angeordneten Maschinen technologisch als separate Einheiten, also nicht im Verbund, geschaltet sein können und dennoch eine oder mehrere gemeinsame Ein— oder Abtriebsangriffsstellen vorhanden sein können,

    - 27 -

    5098U/0010

    233A233 - ₂₇ -
15. 15) Maschine mit Kugelsegmentaxialringkolben 2 nach. Anspruch 1 oder 2 bis oder 14 und gekennzeichnet dadurch, daß die Abdichtung der Lamellen 3 in den entsprechenden Aussparungen 2.1 des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 durch Dichtungen 10 erfolgt, welche, insbesondere bei vier Lamellen 3 in einer Maschine, vorzugsweise Zylinderflächen 10.1 gegenüber dem Kugelsegmentaxialringkolben 2 aufweisen und diese ZyIInderflächen 10.1 der Dichtungen 10 mit zylinderförmigen Führungsflachen 2.2 im Kugelsegmentaxialringkolben 2 geometrisch derart angeordnet sind, daß vorzugsweise deren Zylindersymmetrielinie 10.2 radial auf der Mittelwelle 1 steht, in der Längsmitte der Lamellen 3 liegt und ferner den Mittelpunkt 6 der Kugelführungen 1,2 und 4.1 bzw. 7d schneidet und außerdem vorzugsweise senkrecht zur Symmetrieachse des Kugelsegmentaxialringkolbens 2 verläuft. Dadurch wird abwälzgeometriebedingt optimaler Dichtungseffekt zwischen Kugelsegmentaxialringkolben 2. und Lamellen 3 über den ganzen Umdrehungsweg von dreihundertsechzig Grad gewährleistet.

    Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

    509814/001 0

    Leerseite