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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenmaschinen. Sie
betrifft die Anpassung des Stirling-Prinzips mit mehrseitigen Drehkolben,
die in Kammern arbeiten mit epitrochoiden Bögen, wobei das Arbeitsfluid
oder der Dampf geschlossenen thermodynamischen zyklischen Prozessen
unterworfen sind. Die Maschine kann als Motor oder als eine Wärmepumpe
arbeiten (siehe beispielsweise US-A-3 744 940 wie auch US-A 5 281
596).
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Fluid- oder Dampfdrehkolbenmaschine bereitgestellt
mit zwei volumenvariablen Einheiten, wobei jede Einheit eine mehrbogige,
epitrochoide Drehkammer und einen mehrseitigen Kolben in dieser
aufweist, welcher zusammenwirkend mit dem Umfang der dazugehörigen Kammer
mehrere separate Unterkammern ausbildet, wobei die Anzahl (n + 1)
der Kolbenseiten um 1 größer ist
als die Anzahl (n) der epitrochoiden Bögen, wobei die beiden Kammern
mit einer ersten gemeinsamen Geschwindigkeit um eine erste effektive
gemeinsame Achse drehen und die beiden Kolben mit einer zweiten
gemeinsamen Geschwindigkeit um eine zweite gemeinsame effektive
Achse drehen, wobei das Verhältnis
von erster gemeinsamer Geschwindigkeit n + 1 : n ist, wobei jede
Kammer mehrere (n) doppelfunktionale Öffnungen aufweist, die eine
Verbindung zwischen den Kammern über
Kanäle
herstellen und wobei jeder der Kanäle einen Regenerator enthält, der
eine variable Volumeneinheit ansaugen, Expansion und Ausstoß ermöglicht,
während die
andere Einheit aufgrund der Relativdrehung und der Positionen der Öffnungen
ansaugen, Kompression und Ausstoß ausführt.
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Vorzugsweise
sind die Kammern koaxial wie auch die Rotoren. Dies vereinfacht
den Aufbau. Sie könnten
jedoch auch theoretisch auf unterschiedliche Achsen sein, jedoch
zur gemeinsamen Drehung angekoppelt. Der Begriff "effektiv" soll diese Alternative
abdecken.
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Eine
Heizeinrichtung kann vorgesehen sein für die Einheit mit variablem
Volumen, welche den Expansionsprozess ausführt und es kann eine weitere
Heizeinrichtung vorgesehen sein zwischen jeweils dem Generator und
der Einheit mit variablem Volumen, welche den Expansionsprozess
ausführt.
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Eine
Kühleinrichtung
kann ebenso vorgesehen sein für
die Einheit mit variablem Volumen, welche den Kompressionsprozess
ausführt
und eine weitere Kühleinrichtung
kann zwischen jeweils dem Generator und der Einheit mit variablem
Volumen vorgesehen sein, welche die Kompressionsprozesse ausführen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist n = 2, so dass dreiseitige Kolben vorgesehen sind, die in doppelbogigen
Kammern arbeiten.
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Die
Expansionseinheit, die zwar nicht notwendigerweise beheizt sein
kann, weist ihre Öffnungen
in einer solchen Weise auf, dass die hierin gebildeten Kammern allgemein
ein ansteigendes Volumen besitzen, wenn sich nicht in Kommunikation
mit einer Öffnung
stehen und allgemein ein abnehmendes Volumen aufweisen, wenn die
Kammern in Kommunikation mit einer Öffnung stehen. Die andere Kompressionseinheit,
die zwar nicht notwendigerweise gekühlt sein kann, weist ihre Öffnungen
derart auf, dass die hierin gebildeten Kammern allgemein ein abnehmendes
Volumen besitzen, wenn sie nicht in Kommunikation mit einer Öffnung stehen
und ein allgemein ansteigendes Volumen aufweisen, wenn die Kammern
in Kommunikation mit einer Öffnung
stehen. Die Arbeitsprozesse treten somit in Kammern auf, die isoliert
sind von den Öffnungen
während der
Transfer des Arbeitsfluids oder des Dampfes eintritt zwischen einem
Paar von Kammern, die jeweils in Kommunikation stehen mit den Öffnungen
zu einer gemeinsamen Leitung. Wenn ein hochwertiger Wärmeübergang
zum Arbeitsfluid oder zum Dampf erzielt wird, welcher von oder zu
der Expansionseinheit strömt
oder hierin enthalten ist, während
ein geringer Wärmeübergang
erzielt wird von dem Arbeitsfluid oder dem Dampf, welcher zur oder
von der Kompressionseinheit strömt
oder hierin enthalten ist, verhält
sich die Maschine als Motor mit einer mechanischen Leistungsabgabe.
Wenn eine mechanische Leistung an die rotierenden Komponenten angelegt
wird, aber ein niedriger Wärmeübergang
erzielt wird zu dem Bereich der Expansionseinheit, während ein
hoher Wärmeübergang
eintritt von dem Bereich der Kompressionseinheit, verhält sich
die Maschine als Wärmepumpe
oder Kältemaschine.
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Zu
einem besseren Verständnis
der Erfindung wird nun Bezug genommen beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen.
Dabei sind
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Die 1, 2, 3, 4 und 5 schematische Diagramme unter Wiedergabe
der relativen Positionen der Expansions- und Kompressionseinheiten
einer Drehkolbenmaschine in Intervallen, während eines Rotationszyklus
und
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6 einen Querschnitt durch
eine bevorzugte Ausführungsform
der Maschine.
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Eine
Expansionseinheit 1 besitzt einen Drehkolben 2,
welcher in einer Kammer 3 enthalten ist und eine Kompressionseinheit 4 besitzt
einen Drehkolben 5, welcher in einer Kammer 6 enthalten
ist. Jeder Kolben 2 und 5 ist flach und besitzt
allgemein eine gleichseitige Dreieckform, wobei die Seiten des Dreieckes
jedoch konvex und gekrümmt
sind. Jede Kammer 3 und 6 ist ebenfalls flach,
grenzt die Flächen
des Kolbens eng ein und besitzt eine zweibogige epitrochoide Form.
Die Kammern besitzen dementsprechend Haupt- und Nebenachsen, die
sich in einem rechten Winkel an ihren Zentren schneiden. Die beiden
Einheiten 1 und 4 sind starr miteinander verbunden
und drehen sich um eine gemeinsame Achse durch ihre Zentren in der
gleichen Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit, wobei die
Hauptachsen der Kammern 3 und 6 einen Winkel von 90° miteinander
bilden. Die beiden Drehkolben 2 und 5 sind ebenfalls
starr miteinander verbunden und drehen sich um eine gemeinsame Achse
durch ihre Zentren in der gleichen Richtung und mit der gleichen
Geschwindigkeit, wobei diese 2/3 der Geschwindigkeit der Rotation
der Kammern 3 und 6 ausmachen. Die gekrümmten Seiten 2a, 2b und 2c des
Kolbens 2 sind in einem Winkel von 180° zu den Gegenseiten 5a, 5b und 5c des anderen
Kolbens 5 angeordnet. Die Seiten der Kolben 2 und 5 kooperieren
mit den Profilen der jeweiligen Kammern 3 und 6 und
bilden Subkammern 3a, 3b und 3c sowie 6a, 6b und 6c mit
variablem Volumen und variabler Form beim Betrieb wie nachfolgend
beschrieben werden wird.
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Die Öffnungen 7 und 8 in
der Expansionseinheit 1 sind diagonal einander gegenüberliegend
angeordnet und versetzt um 30° in
Bewegungsrichtung (im Uhrzeigersinn gesehen in den 1–5) von der Nebenachse der
Kammer 3. Entsprechende Öffnungen 9 und 10 sind
in einer ähnlichen
Weise in der Kompressionseinheit 4 vorgesehen, jedoch versetzt
um 30° in
entgegengesetzter Richtung zu der Rotation von der Ebenachse der
Kammer 6. Diese Positionierung stellt sicher, dass während des
Betriebes eine Öffnung 7 oder 8 dabei
ist, sich zu öffnen
zu einer Subkammer, wenn diese Subkammer ihr maximales Volumen in
der Expansionseinheit besitzt. In einer ähnlichen Weise hat sich eine Öffnung 9 oder 10 gerade
zu einer Subkammer geschlossen, wenn diese Subkammer ihr maximales
Volumen in der Kompressionseinheit 4 besitzt. Die Expansionseinheitsöffnung 7 ist
angeschlossen durch eine verbindende Leitung 11 zur Kompressionsöffnung 9 diagonal
entgegengesetzt in Bezug auf die Rotationsachse der Einheiten 1 und 4 während die
Expansionseinheitsöffnung 8 in
einer ähnlichen
Weise angeschlossen ist durch eine Verbindungsleitung 12 zu
der Kompressionseinheitsöffnung 10.
Diese Leitungen enthalten jeweils einen (nicht dargestellten) Regenerator.
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Die
Betriebssequenz ist wie folgt:
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In 1 nimmt erhitztes Arbeitsfluid
oder Dampf die Subkammer 3a ein, welche sich bei einem
minimalen Volumen befindet und offen ist über die Öffnung 8 zur Leitung 12.
Die Subkammer 3b ist isoliert bei ansteigendem Volumen.
Die Subkammer 3c befindet sich bei abnehmenden Volumen,
wodurch Arbeitsfluid oder Dampf verdrängt wird über die Öffnung 7 durch die
Leitung 11. Das Fluid oder der Dampf gibt Wärme ab im Fall
eines Motors oder nimmt sie auf im Fall einer Wärmepumpe innerhalb des Regenerators
in der Leitung 11. Gekühltes
Arbeitsfluid oder Dampf nimmt die Kammer 6a ein, die ein
maximales Volumen besitzt, isoliert ist und dabei ist den Kompressionszyklus
zu beginnen. Die Subkammer 6b befindet sich in ihrem Kompressionszyklus,
nimmt an Volumen ab und isoliert. Die Subkammer 6c besitzt
ein ansteigendes Volumen und ist offen über die Öffnung 9 zur Leitung 11.
Sie nimmt dementsprechend Arbeitsfluid oder Dampf von der Subkammer 3c auf.
Die Öffnung 10 ist
durch den Kolben 11 geschlossen.
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In 2 haben sich die Kolben 2 und 5 um
30° im Uhrzeigersinn
gedreht und die Kammern 3 und 6 um 45°. Die Subkammer 3a besitzt
ein ansteigendes Volumen und nimmt Arbeitsfluid oder Dampf auf über die Öffnung 8 von
der Leitung 12 und von der Subkammer 6b, die kontinuierlich
an Volumen abnimmt und nun mit der Öffnung 10 kommuniziert.
Die Subkammer 3b fährt
fort hinsichtlich ihres Volumens anzusteigen mit dem isolierten
erhitzten Arbeitsfluid oder dem Dampf, welcher hierin expandiert,
während
der Übergang
des Arbeitsfluids oder des Dampfes fortfährt von der Subkammer 3c zur
Subkammer 6c über
die Öffnung 7,
die Leitung 11 und die Öffnung 9.
Das abgekühlte
Arbeitsfluid oder der Dampf in der Subkammer 6a verbleiben
isoliert und werden komprimiert, während das Volumen der Subkammer
abnimmt.
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In 3 haben sich die Kolben
um 60° von
ihren Ausgangspositionen gedreht und die Kammern um 90°. Die Subkammer 3a fährt fort
hinsichtlich ihres Volumens anzusteigen, wobei jedoch der Kolben 2 die Öffnung 8 verschließt, wodurch
der Eintritt von Arbeitsfluid oder Dampf beendet wird, worauf der
Expansionsprozess sich fortsetzt innerhalb dieser Subkammer. Die
Subkammer 3b hat ihr maximales Volumen erreicht und das
erhitzte Arbeitsfluid hierin ergreift dann das Ende des Expansionsprozesses
während
die Subkammer 3c fortfährt
hinsichtlich ihres Volumens abzunehmen mit dem Austritt von Arbeitsfluid
oder Dampf über
die Öffnung 7,
die Leitung 11 und die Öffnung 9 zur
Kompressionseinheit 4. Das abgekühlte Arbeitsfluid fährt fort, komprimiert
zu werden innerhalb der isolierten Subkammer 6a, während das
Volumen hierin abnimmt. Die Subkammer 6b befindet sich
bei ihrem minimalen Volumen und ist offen über die Öffnung 10 zur Leitung 12, wobei
jedoch das Arbeitsfluid oder der Dampf nicht mehr strömt aufgrund
des Verschlusses der Öffnung 8.
Die Subkammer 6c fährt
fort hinsichtlich ihres Volumens anzusteigen und das Arbeitsfluid
oder den Dampf aufzunehmen über
die Öffnung 9 von
der Subkammer 3c.
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In 4 haben sich die Kolben 2 und 5 um
weitere 30° bewegt
und die Kammern 3 und 6 um weitere 45°. Die Subkammer 3a ist
isoliert und steigt hinsichtlich ihres Volumens an, wobei das erhitzte
Arbeitsfluid hierin seinen Expansionsprozess fortsetzt. Die Subkammer 3b kommuniziert
nun mit der Öffnung 8,
da diese durch den Kolben 2 nicht abgedeckt ist und da
diese Subkammer hinsichtlich ihres Volumens abnimmt, wird das Arbeitsfluid
oder der Dampf hierin herausgedrückt
in die Leitung 12. Die Subkammer 3c fährt fort
hinsichtlich ihres Volumens abzunehmen und der Transfer des Arbeitsfluids
oder des Dampfes fährt
fort über
die Öffnung 7,
die Leitung 11 und die Öffnung 9 zur
Kompressionseinheit 4. Die Subkammer 6a verbleibt
isoliert und nimmt hinsichtlich ihres Volumens ab, wobei das gekühlte Arbeitsfluid
oder der Dampf hierin den Kompressionsprozess fortsetzt. Die Subkammer 6b nimmt
nun hinsichtlich ihres Volumens zu und aufgrund ihrer Verwendung
mit der Öffnung 10 nimmt
sie Arbeitsfluid oder Dampf von der Subkammer 3b auf über die
Leitung 12. Die Subkammer 6c fährt fort hinsichtlich ihres
Volumens anzusteigen und der Eingang des Arbeitsfluids oder der
Dampf setzt sich fort über
die Öffnung 9 und
die Leitung 11 von der Expansionseinheit 1.
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In 5 haben sich die Kolben
um 120° von
ihren Ausgangspositionen wegbewegt und die Kammern um 180° von den
ihren. Die Subkammer 3a fährt fort hinsichtlich ihres
Volumens anzusteigen, wobei das erhitzte isolierte Arbeitsfluid
hierin seinen Expansionsprozess fortsetzt. Die Subkammer 3b fährt fort
hinsichtlich ihres Volumens abzunehmen, wobei ihr Arbeitsfluid oder
der Dampf über
die Öffnung 8,
die Leitung 12 und die Öffnung 10 zur
Subkammer 6b strömt,
deren Volumen zunimmt. Die Subkammer 3c befindet sich bei
ihrem minimalen Volumen und ist offen über die Öffnung 7 zur Leitung 11,
wobei jedoch der Kompressionseinheitskolben 5 die Öffnung 9 verschlossen
hat, so dass das Arbeitsfluid oder der Dampf das Strömen beendet.
Die Subkammer 6a ist nach wie vor isoliert und nimmt hinsichtlich
ihres Volumens ab mit den gekühlten
Arbeitsfluid hierin am Ende ihres Kompressionsprozesses. Die Subkammer 6b fährt fort
das transferierte Arbeitsfluid oder den Dampf von der Expansionseinheit 1 aufzunehmen.
Die Subkammer 6c, die nun isoliert ist aufgrund des Verschlusses
der Öffnung 9 befindet
sich bei ihrem maximalen Volumen mit dem Arbeitsfluid oder dem Dampf hierin
am Beginn ihres Kompressionsprozesses. Die Situation innerhalb der
Maschine ist nun derjenigen der 1 ähnlich,
obwohl die verschiedenen Körper
des Arbeitsfluids oder des Dampfes unterschiedliche Räume einnehmen
gegenüber
denjenigen in dem vorherigen Diagramm.
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Es
sollen nun der Körper
des gekühlten
Arbeitsfluids in der Subkammer 6a in 1 in Betracht gezogen werden am Beginn
ihres Kompressionsprozesses. Während
sich die Einheiten 1 und 4 um 180° drehen und
die Drehkolben 2 und 5 sich um 120° drehen,
ist die relative Rotorrotation 60° in
entgegengesetzter Richtung. Damit findet sich der Körper des
Fluids in der Subkammer 6a am Ende ihres Kompressionsprozesses
in einer ähnlichen
Situation wie derjenigen des gekühlten
Arbeitsfluids oder des Dampfes in der Subkammer 6b in 1. Nach einer weiteren Drehung
um 30° der
relativen Rotorrotation (entsprechend den 3-Positionen) befindet sich die Subkammer 6a bei
ihrem minimalen Volumen und der Hauptteil des Arbeitsfluids oder
des Dampfes, welcher sich hierin befand, wird übertragen zur Subkammer 3c über die Öffnung 9,
die Leitungen 11 und die Öffnung 7, wobei im
Fall eines Motors Wärme
während
ihrer Passage durch die Leitung 11 absorbiert oder im Falle
einer Wärmepumpe
abgegeben wird. An diesem Punkt, bei welchem die gesamte relative
Rotorrotation 90° ausmacht,
der Kolben 2 die Öffnung 7 passiert
hat. Die Expander-Subkammer 3c gestattet eine Expansion
des erhitzten Arbeitsfluids oder des Dampfes hierin, bis eine weitere
60°-Relativrotorrotation
eingetreten ist (was insgesamt 150° ausmacht), wenn die Subkammer 3c ihr
maximales Volumen besitzt. Eine weitere Rotation setzt die Öffnung 8 frei
und gestattet den Austritt von erhitztem Arbeitsfluid oder Dampf über die
Leitung 12, wo eine Abkühlung
stattfindet im Fall eines Motors oder eine Erhitzung im Falle einer
Wärmepumpe.
Es bzw. er tritt dann in die Subkammer 6c ein über die Öffnung 11,
wobei dieser Übergangsprozess
stattfindet über
eine weitere Relativrotorrotation von 90°, die insgesamt dann 240° ausmacht,
wenn die Subkammer 3c sich bei ihrem minimalen Volumen
befindet. Der Kolben 5 deckt nun die Öffnung 10 ab und der
thermodynamische Zyklus, der diesen speziellen Körper des Arbeitsfluids oder
des Dampfes involviert, wird wiederholt.
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Die
Prozesse können
tabuliert werden über
die relative Rotorrotation von 360° entsprechend einer Kolbenrotation
von 720° und
einer Kammerrotation von 1080°,
wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist.
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Der
oben beschriebene geschlossene thermodynamische Zyklus tritt ein
und wiederholt sich bei einer Phasenverschiebung mit vier Hauptkörpern des
Arbeitsfluids oder Dampfes. In 1 befinden
sich diese in der Subkammer 6a am Beginn der Kompression,
in der Subkammer 6b gegen Ende der Kompression, in den Subkammern 3c und 6c und
der Leitung 11, wo sie einem regenerativen Übergang
unterzogen werden und in der Subkammer 3b, in welcher Expansion
stattfindet. Das restliche Arbeitsfluid oder der Dampf in der Subkammer 3a erwartet
ein Vermischen mit dem Körper
des Arbeitsfluids oder des Dampfes in der Subkammer 6b.
Es ist herauszustellen, dass Arbeitsprozesse sowohl in den Expansions-
als auch Kompressionseinheiten die gleiche Dauer besitzen, nämlich 60° relativer
Rotorrotation. Der regenerative Transfer des Arbeitsfluids oder
des Dampfes von der Kompressionseinheit 4 zu der Expansionseinheit 1 vollzieht
sich stets zu einer Subkammer unähnlicher
Bezeichnung, d. h. 6a zu 3c, 6b zu 3a und 6c zu 3b und
ist von kurzer Dauer, nämlich
einer relativen Rotorrotation von 30°. Der Regenerationsübergang
des Arbeitsfluids oder des Dampfes von der Expansionseinheit 1 zur
Kompressionseinheit 4 vollzieht sich stets zu einer Subkammer ähnlicher
Bezeichnung, d. h. 3a zu 6a, 3b zu 6b und 3c zu 6c und
ist von langer Dauer, nämlich
einer relativen Rotorrotation von 90°. Wenn die Einheiten 1 und 4 gleiche
Größe besitzen,
was keine Notwendigkeit besitzt, stellt die Geometrie sicher, dass
diese letztere Übergang
eintritt unter konstant summierten Volumen.
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Der
regenerative Transfer irgendeines Hauptkörpers des Arbeitsfluids oder
des Dampfes wird stets erzielt alternierend zwischen den beiden
Leitungen 11 und 12. Das heißt, dem Transfer von einer
Einheit zur anderen über
eine Leitung folgt stets der Rückführtransfer über die
andere Leitung. Infolge der paarweisen Anordnung von Subkammern
während
der Übergänge wird
jeder Hauptkörper
des Arbeitsfluids oder des Dampfes eventuell durch jede Subkammer
transportiert innerhalb der Maschine, so dass ein Massen- und Energieausgleich
des Arbeitsfluids oder des Dampfes rasch erzielt wird.
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Der
Route, der ein Hauptkörper
des Arbeitsfluids oder Dampfes folgt, kann tabuliert werden über eine relative
Rotorrotation von 720° entsprechend
einer Kolbenrotation von 1440° und
einer Gehäuserotation
von 2160° entsprechend
der Darstellung in Tabelle 2. Der Hauptkörper des in den Tabellen untersuchten Arbeitsfluids
oder Dampfes ist derjenige, der in der Subkammer 6a in 1 erscheint am Beginn des
Kompressionsprozesses. Es zeigt sich, dass er drei vollständige thermodynamische
Zyklen vollzieht, bevor er zurückkehrt zur
Subkammer 6a nach dem Durchlaufen durch alle anderen Subkammern
der Maschinen. Ein zweiter Hauptkörper des Arbeitsfluids oder
Dampfes, welcher in 1 in
der Subkammer 6b erscheint, der seinem Expansionsprozess
unterworfen ist, folgt einer identischen Route, wie sie in Tabelle
2 dargestellt ist mit einer Phasenverschiebung von +360° relativer
Rotorrotation gegenüber
derjenigen in Tabelle 2. Ein dritter Hauptkörper des Arbeitsfluids oder
Dampfes, der in 1 in
der Subkammer 6b erscheint, folgt gegen Ende seines Kompressionsprozesses
einer ähnlichen
Route, wobei jedoch die Leitungen ausgetauscht sind, so dass die Übergänge von
der Expansionseinheit zur Kompressionseinheit vollzogen werden über die
Leitung 11 während
sich der Umkehrtransfer vollzieht über die Leitung 12 mit
einer Phasenverschiebung von +180° relativer
Rotorrotation gegenüber
der in Tabelle 2 dargestellten. Der vierte Hauptkörper des
Arbeitsfluids oder Dampfes, der in 1 in
den Subkammern 3c und 6c und der Leitung 11 erscheint
und einem regenerativen Übergang
zur Kompressionseinheit unterworfen wird, folgt einer identischen
Route zu derjenigen des dritten Hauptkörpers des Fluids oder Dampfes
bei einer Phasenverschiebung von –180° relativer Rotorrotation gegenüber der
in Tabelle 2 gezeigten. Die Maschine stellt dementsprechend insgesamt
12 thermodynamische Zyklen bereit über die Periode, die definiert
ist durch eine Kolbenrotation von 1440° entsprechend einer Kammerrotation
von 2160° und
einer relativen Rotorrotation von 720°.
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Es
ist herauszustellen, dass jeder individuelle thermodynamische Zyklus
eintritt über
eine Periode, die definiert ist durch eine relative Rotorrotation
von 240°,
d. h. einer Kolbenrotation von 480° und einer Kammerrotation von
720°. Jegliche
Komponente unabhängig
davon, ob es sich um die angekoppelten Kolben 2 und 5 oder
die angekoppelten Einheiten 1 und 4 handelt, wird
eingesetzt als Motorleistungsmedium oder Wärmepumpeneingangsmedium, wobei
die thermodynamischen Zyklen eine längere Dauer aufweisen als diejenige, die
eintritt bei herkömmlichen
hin- und herlaufenden Verbrennungsmotoren und hin- und hergehenden
Wärmepumpen.
Diese müssen über 360° arbeiten
der ausgehenden oder eingehenden Wellenrotation. Diese Merkmale
der zuvor beschriebenen Rotati onsmaschine gestattet einen verbesserten
Wärmeübergangprozess und
ermöglicht
eine Annäherung
an den theoretisch idealen thermodynamischen Zyklus.
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In 6 sind die beiden Einheiten 1 und 4 starr
an eine Hohlwelle 13 gekoppelt, die gelagert ist bei 14 und 15 in
einer festen Halterung 16. Die Kolben 2 und 5 werden
von einer gemeinsamen Welle 17 getragen, die gelagert ist
bei 18 und 19 in der Halterung 16. Die Öffnungen 7, 8, 9 und 10 befinden
sich in den flachen radialen Seiten der Kammern 3 und 6 in
der Nähe
ihrer Peripherie und werden geöffnet
und geschlossen durch die flachen Flächen der Kolben 2 und 5.
Eine Zahnradkopplung 20 zwischen den Wellen 13 und 17 stellt
sicher, dass sich die Einheiten 1 und 4 relativ
zu den Kolben 2 und 5 in der beschriebenen Weise
drehen.
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Die
Einheiten 1 und 4 können eingehaust oder abgeschirmt
werden, gegenüber
bestimmten oberen und unteren Temperaturbereichen, wobei jede Einheit
einen großen
Oberflächenbereich
für einen
wirksamen Wärmeübergang
repräsentiert.
Die Drehung der Einheiten fördert
eine nahezu gleichförmige
Temperaturverteilung.
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Zusätzlich zur
Aufrechterhaltung eines Temperaturdifferentials zwischen den Einheiten 1 und 4 können zusätzliche
Heiz- und Kühleinrichtungen
für die
Leitungen 11 und 12 vorgesehen sein, beispielsweise durch
die Anpassung der Einhausung oder Abschirmung, um die Enden der
Leitungen einzuschließen.
Eine weitere Heizeinrichtung befindet sich zwischen den Regeneratoren
und der Einheit 1, während
eine weitere Kühleinrichtung
sich zwischen den Regeneratoren und der Einheit 4 befindet.
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Die 6 zeigt die beiden drehbaren
Strukturen zur Vereinfachung isoliert. Es gibt natürlich eine
Verbindung von einer zur anderen, um Leistung abzugeben im Fall
eines Motors oder Leistung zuzuführen
im Fall einer Pumpe. Die Wellen 13 und 17 können entsprechend
angepasst werden.
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Es
leuchtet ein, dass, obwohl eine einfache Ausführungsform mit dreiseitigen
Kolben, die in zweibogigen Kammern arbeiten, beschrieben worden ist
aufwendigere Anwendungen vorgesehen sein können mit n + 1 (n > 2) seitigen Kolben
in n-bogigen Kammern angeschlossen über eine entsprechende Anzahl
von Leitungen mit Regeneratoren. Die Relativgeschwindigkeiten der
Rotation der Kammern zu den Kolben ist n + 1 : n.
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