WO2003089769A1 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

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WO2003089769A1
WO2003089769A1 PCT/EP2003/004067 EP0304067W WO03089769A1 WO 2003089769 A1 WO2003089769 A1 WO 2003089769A1 EP 0304067 W EP0304067 W EP 0304067W WO 03089769 A1 WO03089769 A1 WO 03089769A1
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piston
housing
machine according
pistons
chamber
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PCT/EP2003/004067
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Inventor
Herbert Hüttlin
Original Assignee
Huettlin Herbert
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F02F1/183—Oval or square cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01B15/007—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00 having spinning cylinders, i.e. the cylinders rotating about their longitudinal axis
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    • F01B3/0035—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0079—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having pistons with rotary and reciprocating motion, i.e. spinning pistons
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/04—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F01B3/045—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by two or more curved surfaces, e.g. for two or more pistons in one cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F02B75/282—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders the pistons having equal strokes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F02F1/186—Other cylinders for use in engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston machine, with a housing which has a cylindrical housing inner wall, with at least one piston arranged in the housing, which can rotate about a longitudinal central axis of the housing, and thereby executes a reciprocating linear movement by means of a control mechanism which does so serves to periodically enlarge and reduce at least one chamber assigned to the piston.
  • a rotary piston machine is known from DE 100 01 962 AI.
  • Such a rotary piston machine is preferably used as an internal combustion engine.
  • Rotary piston machines generally belong to a type of machine in which one or more pistons revolve in a housing, wherein the orbital movement of the piston or pistons is usually superimposed on another type of movement, around which one or more chambers associated with the piston or pistons usually form the working chambers for a Carnot cycle, periodically increasing and decreasing in volume.
  • a plurality of pistons are arranged circumferentially distributed around the central axis of the housing.
  • the pistons are mounted so as to be radially movable in the housing, the control mechanism deriving the radially directed reciprocating stroke movement of the pistons from the orbital movement of the pistons.
  • the control mechanism of the known rotary piston machine has a stationary curve piece which is arranged approximately in the center of the housing, the pistons each having at least one running member on their side facing the center axis of the housing, with which the pistons are guided along the control curve.
  • the control mechanism is also designed so that each adjacent one of the radially movable pistons performs an opposite stroke movement.
  • the pistons of the known rotary piston machine each have a toothing on their end faces leading and trailing in the direction of rotation of the pistons, and between the end faces of adjacent pistons there is a co-rotating shaft provided with toothing, which meshes with the teeth of the two adjacent end faces of the pistons Intervention stands.
  • rotary piston machine Another type of rotary piston machine is known from WO 98/13583, in which the individual pistons rotating in the housing are designed as pivoting pistons, which additionally perform rocking-like pivoting movements in the housing during their rotational movement.
  • the control mechanism for controlling the rocking back and forth swiveling movements of the individual pistons corresponds almost identically to that Control mechanism of the aforementioned known rotary piston machine with linearly radially movable pistons.
  • the invention has for its object to provide a new type of rotary piston machine, in which the periodic change in the volume of the at least one chamber is achieved in a different way.
  • this object is achieved with respect to the rotary piston machine mentioned at the outset in that the linear movement of the at least one piston takes place parallel to the longitudinal center axis of the housing.
  • the at least one piston executes a linear movement parallel to the longitudinal central axis of the housing when it rotates around the longitudinal central axis of the housing.
  • the at least one piston has no radially directed movement component.
  • the rotary piston machine according to the invention Machine can be designed radially small, since the at least one piston does not have to execute a radial movement or a movement with a radial movement component.
  • the rotary piston machine according to the invention is particularly suitable as an internal combustion engine, in which case the at least one chamber then serves as a work chamber for a Carnot cycle in which the work cycles of intake, compression, expansion and ejection take place.
  • the rotary piston machine according to the invention preferably has more than one piston, the plurality of pistons then all performing linear movements directed parallel to the longitudinal center axis of the housing when rotating in the housing, as will be described hereinafter with reference to preferred configurations.
  • the piston is arranged off-center with respect to the longitudinal center axis of the housing, and in the housing at least one further piston is arranged which rotates around the longitudinal center axis and is arranged on the side facing away from the first piston with respect to the longitudinal center axis of the housing.
  • the rotary piston machine according to the invention can be implemented as an at least two-cylinder internal combustion engine, with the at least two pistons, which are opposite in relation to the longitudinal center axis and which do not necessarily have to be axially at the same height, with one identical configuration with respect to the piston the longitudinal center axis axisymmetric mass distribution can be achieved.
  • the centrifugal forces that affect both pistons cancel each other out advantageously when circulating in the housing.
  • the two pistons can be arranged so that the linear movement takes place in opposite directions to one another by means of the control mechanism, or the linear movement of the two pistons can be in the same direction.
  • the further piston is arranged axially opposite the first piston at the same height.
  • the advantage is achieved that the centrifugal forces of the two pistons can be offset against one another by their axially symmetrical arrangement with respect to the longitudinal center axis.
  • two chambers can be formed in this arrangement, which are arranged offset by 180 ° to one another about the longitudinal central axis, so that two full working cycles are completed over a full revolution of the piston arrangement.
  • the further piston is firmly connected to the first piston.
  • the advantage here is that the two opposing pistons are mutually supported against the centrifugal forces acting on them when rotating and in this way a surface friction of the pistons on the housing is switched off.
  • the at least one piston is arranged and runs centrally around the longitudinal central axis around a piston central axis coinciding with the longitudinal central axis in the housing.
  • At least one additional piston which is arranged around the longitudinal center axis and is arranged in a straight extension of the first piston is arranged in the housing.
  • the advantage of this measure is that several chambers can be implemented in the longitudinal direction of the housing, so that a multi-cylinder rotary piston machine can also be implemented in this way.
  • the at least one chamber is formed by the space between facing end faces of the first piston and the further piston.
  • the advantage here is that when the two pistons move in opposite directions, the individual strokes of the two pistons add up to an overall stroke, so that when the rotary piston machine according to the invention is used as an internal combustion engine in the common chamber between the two pistons, the fuel / air mixture with a higher pressure can be compressed.
  • the linear movement of the first piston is directed in the opposite direction to the linear movement of the second piston, and the space between the mutually facing end faces of the first piston and the further piston forms a common chamber.
  • This measure has the advantage that the rotary piston machine according to the invention is in this way also balanced in terms of the linear movement of the at least two pistons, as a result of which vibrations of the rotary piston machine in the longitudinal direction are eliminated.
  • At least four pistons are arranged in the housing, two of which are arranged axially at the same height opposite each other with respect to the longitudinal center axis of the housing, and two are each arranged in a linear extension to one another are.
  • the two pistons arranged opposite each other axially at the same height with respect to the longitudinal center axis of the housing each form a preferably rigid double piston, the two double pistons then being arranged in an axially linear extension to one another and together in rotate the housing around the longitudinal central axis and perform linear movements in opposite directions.
  • the one double piston and the other double piston are preferably each assigned a separate control mechanism for controlling the reciprocating linear movement when rotating in the housing.
  • the control mechanism comprises at least one guide element arranged on the at least one first piston and at least one control curve formed in the inner wall of the housing, along which the guide element runs.
  • Such a control mechanism has the advantage over the control mechanism of the known rotary piston machine that it is less susceptible to wear, because, unlike the control mechanism of the known rotary piston machine, which comprises a cam piece arranged centrally in the housing and running members provided on the pistons, it does not have the effect of the the rotational movement of the pistons is subject to centrifugal forces.
  • the at least one first piston is preferably provided with a shaft projecting radially from the side facing the housing inner wall, on which one or two rollers are arranged, while the control cam is preferably designed as a guide groove formed in the housing inner wall, into which the rollers engage and roll in the housing when the piston rotates.
  • a side of the at least one piston facing the housing inner wall is designed in cross section in the form of a partial circle.
  • This measure has the advantage that the side facing the housing inner wall of the at least one piston is adapted to the circular inner contour of the housing inner wall, as a result of which the piston can be sealed in an advantageously simple manner by means of seals in the form of circular sections.
  • the side of the at least one piston facing the housing inner wall preferably extends over approximately 90 °.
  • the at least one piston is guided in its linear movement by a rotor which rotates about the longitudinal central axis together with the piston and is axially immovable.
  • a rotor has the advantage that the rotary movement of the at least one piston in the housing can be tapped from the rotor via an output shaft connected to the rotor, for example when the rotary piston machine according to the invention is used as an internal combustion engine in a motor vehicle. In this way, the rotational movement can be centered on the longitudinal central axis of the housing of the rotary piston machine. can be gripped without the need for complex transmission or countershafts.
  • a conventional reciprocating piston engine can be simulated with the rotary piston machine according to the invention, compared to which the rotary piston machine according to the invention has the considerable advantage that the rotational energy can be dissipated due to the rotating movement of the at least one piston via the rotor, which is axially immobile.
  • the rotor can be designed as a sleeve or as an axis.
  • the rotor lies on the longitudinal central axis of the housing Has a central section that separates the chamber assigned to the first piston from the chamber assigned to the further piston.
  • the rotor also takes over the function of separating the at least two chambers without additional complex construction measures, which, for example, form working chambers for a Carnot cycle when the rotary piston machine is used as an internal combustion engine.
  • each of the two end faces of the at least one piston is assigned a chamber which shrink and enlarge in opposite directions, the one chamber being the working chamber for a Carnot cycle and the other chamber serves as a pre-pressure chamber for generating a pre-pressure in order to apply a pre-pressure to the working chamber.
  • the working chamber is self-charged without external devices such as a compressor or a turbocharger and without increasing the installation space of the rotary piston machine.
  • the pre-pressure chamber into which fresh air can be drawn increases accordingly.
  • the working chamber expands after the fuel / air mixture is ignited, the fresh air previously sucked into the pre-pressure chamber is compressed accordingly and can then be pressed into the working chamber under pressure after the burned fuel / air mixture has been expelled, as a result of which the fuel / Air mixture can be compressed with higher pressure in the next cycle.
  • the rotary piston machine according to the invention is particularly suitable as an internal combustion engine for operation with diesel or even biodiesel fuels.
  • the central section of the rotor on the side of the chambers serving as the pre-pressure chamber is absent or is designed such that two of the chambers serving as the pre-pressure chamber communicate with one another. It is advantageous here that the chambers serving as pre-pressure chambers together form a pre-pressure chamber with a total volume that is larger, preferably four times as large as the volume of the at least one working chamber, as a result of which the air pre-compressed in the pre-pressure chambers enters the at least an even higher pre-pressure a working chamber can be initiated.
  • the admission pressure chamber is connected to the working chamber via a line on the outside of the housing, in which a valve, in particular a controllable valve, is preferably arranged.
  • the controllable valve can be a solenoid valve, for example, which is opened when a maximum pre-pressure has been generated in the pre-pressure chamber.
  • the admission pressure chamber can also be connected to the working chamber directly through the piston, in which case at least one valve, preferably an automatic valve, is then arranged in the piston.
  • the advantage of this measure is that there is no need for a connecting line on the outside of the housing between the pre-pressure chamber and the working chamber, as a result of which the rotary piston machine takes up less space.
  • the aforementioned automatic valve can, for example, be a flutter valve.
  • the two end faces of the at least one piston are each assigned a chamber which shrink and enlarge in opposite directions, both chambers serving as working chambers for a Carnot cycle.
  • This measure has the advantage that, for example, two cylinders of a conventional engine can be simulated with only one piston, a further particular advantage being that the expansion of one working chamber after the ignition of the fuel / air mixture, the compression of the other working chamber, who just sucked in the new fuel / air mixture.
  • this configuration can be used, for example, to simulate a conventional six-cylinder engine.
  • the rotary piston machine according to the invention can be used as an internal combustion engine or as a compressor.
  • Figure 1 is a perspective, partially sectioned illustration of a rotary piston machine according to a first embodiment in a first operating position.
  • FIG. 2 shows the rotary piston machine in FIG. 1 in a second operating position
  • FIGS. 1 and 2 shows the rotary piston machine in FIGS. 1 and 2 in a third operating position
  • FIG. 4 shows the rotary piston machine in the operating position shown in FIG. 3 in a partially broken representation
  • FIGS. 1 to 4 shows a perspective illustration of an individual part of the rotary piston machine in FIGS. 1 to 4;
  • Figures 7a) to d) each have a section along the line VII-VII in Figures 6a) to d);
  • Figures 10a) and b) each have a section along the line X-X in Figures 9a) and b);
  • Figures 11a) and b) each have a section along the line XI-XI in Figures 9a) and b);
  • Figures 13a) to d) each have a section along the line XIII-XIII in Figures 12a) to d);
  • Figures 14a) to d) each have a section along the line XIV-XIV in Figures 12a) to d);
  • Figures 15a) to d) each have a section along the line XV-XV in Figures 12a) to d);
  • FIG. 1 to 8 show a rotary piston machine provided with the general reference number 10 according to a first exemplary embodiment.
  • the rotary piston machine 10 is used here as an internal combustion engine.
  • the rotary piston machine 10 has a housing 12 which has an essentially cylinder-symmetrical basic shape. At its longitudinal ends, the housing 12 is closed by a housing cover 14 and a housing cover 16, although a different division of the housing 12 can also be considered, as can be seen, for example, from FIG. 6a).
  • the housing 12 has a cylindrical housing inner wall 18, which is therefore circular in cross section.
  • a longitudinal central axis 20 forms the cylinder axis of the housing inner wall 18.
  • first piston 22 there is at least one first piston 22, and in the exemplary embodiment shown there are a further second piston 24, which can only be seen in the perspective representations in FIG. 4, a further third piston 26 and a further fourth piston 28, the can also be seen in the perspective view only in FIG. 4.
  • first piston 22 and the third piston 24 which form a first double piston
  • second piston 26 and the fourth piston 28 the form a second double piston.
  • the first piston 22 is fixedly connected to the third piston 24 via a first connecting piece 30, and the third piston 26 is fixedly connected to the fourth piston 28 via a second connecting piece 32.
  • the connecting pieces 30 and 32 each produce a rigid connection between the pistons 22 and 24 or 26 and 28.
  • the first piston 22 and the further pistons 24 to 28 run in the housing 12 together around the longitudinal central axis 20 according to an arrow 34, so that the longitudinal central axis 20 can also be referred to as the circumferential axis.
  • the first piston 22 and the further pistons 24 to 28 perform reciprocating linear movements when rotating around the central longitudinal axis 34 of the housing 12 by a control mechanism to be described later, these linear movements being directed parallel to the central longitudinal axis 34, as with a double arrow 36 is indicated.
  • the four pistons 22 to 28 are each arranged eccentrically with respect to the longitudinal central axis 20 of the housing 12, as can be seen from the cross-sectional representations in FIGS. 7a) to 7d).
  • the further second piston 24 and the further fourth piston 28 are located opposite the first piston 22 with respect to the longitudinal central axis 20, ie on the side of the longitudinal central axis 20 facing away from the first piston 22.
  • the further second piston 24 is arranged opposite the first piston 22 at the same axial height, while the further fourth piston 28 is arranged axially offset opposite the first piston 22.
  • the further third piston 26 is arranged in the housing in a straight extension to the first piston 22, ie is in the same circumferential position as the first piston 22 with respect to the longitudinal central axis 20.
  • the second piston 24 and the fourth piston 28 are circumferential - Direction with respect to the first piston 22 and the third piston 26 arranged offset by 180 °.
  • first piston 22 Since the first piston 22 is firmly connected to the further second piston 24, the first piston 22 and the second piston 24 perform linear movements in the same direction parallel to the longitudinal central axis 20 when rotating in the housing 12. Likewise, the further third piston 26 and the further fourth piston 28 perform linear movements in the same direction due to their fixed connection by means of the connecting piece 32 when rotating in the housing 12.
  • pistons 22, 24 on the one hand and pistons 26 and 28 on the other hand either move towards or away from each other.
  • all four pistons 22 to 28 do not change their rotational position relative to one another when rotating around the longitudinal central axis 20.
  • the four pistons 22 to 28 are identical to one another in terms of their geometry and dimensions. Because of the 20 axisymmetric with respect to the longitudinal central axis. The arrangement of the four pistons 22 to 28 completely compensate for the centrifugal forces which occur when the pistons 22 to 28 rotate around the longitudinal central axis 20. In addition, the inertia occurring during the linear movement of the pistons 22 to 28 is also compensated for in the rotary piston machine 10 because the first double piston formed from the pistons 22 and 24 is linearly opposed to the second double piston formed from the pistons 26 and 28 in the housing 12 emotional. As already mentioned, a control mechanism is provided for deriving the linear movement of the individual pistons 22 to 28 from their orbital movement about the longitudinal central axis 20, which is provided in FIGS. 1 to 4 and 6 with the general reference numeral 40, which is subsequently only referred to the piston 22 is described.
  • the control mechanism 40 comprises a guide member 42 arranged on the first piston and a control cam 44 formed in the housing inner wall 18, along which the guide member 42 runs.
  • the guide member 42 is fixedly connected to the first piston 22 and has an axle 46 and a first roller 48 fastened to the axle 46 and a second roller 50.
  • the roller 48 has a smaller outer diameter than the roller 50.
  • the control cam 44 is designed in the form of a guide groove 52 formed in the housing inner wall 18.
  • the guide groove 52 has a portion 54 of smaller diameter and a portion 56 of larger inner diameter, corresponding to the outer diameter of the roller 48 and the outer diameter of the roller 50.
  • the control cam 44 in the form of the guide groove 52 extends completely around the longitudinal central axis 20 and represents a closed control cam which, in order to derive the linear movement of the pistons 22 to 28 from the rotational movement of the pistons around the longitudinal central axis 20, has a correspondingly curved shape, approximately has the shape of a circle bent by a diameter.
  • the pitch of the control cam 44 along the longitudinal central axis 20 determines the stroke of the piston 22.
  • the second piston 24, as can be seen from Fig. 6a), is equipped with a guide member which is identical to the guide member 42 and on which two rollers are arranged accordingly, the guide member 42 being along the same cam 44, i.e. in the same guide groove 52, runs.
  • the control mechanism 40 thus represents a common control mechanism for the double piston formed from the pistons 22 and 24.
  • rollers 48 and 50 and correspondingly the guide groove 52 can also be conical.
  • a corresponding control mechanism 58 is provided for the further double piston formed from the pistons 26 and 28, which differs from the control mechanism 40 only in that a control curve 60 is mirror-symmetrical with respect to the control curve 44 of the control mechanism 40 with respect to the central cross-sectional plane of the housing 12 ,
  • the pistons 22 to 28 are guided in their linear movement by a rotor 62, which is shown in isolation in FIG. 5.
  • the rotor 62 generally has a cylindrical shape which is adapted to the inner wall 18 of the housing 12 of the rotary piston machine 10.
  • the rotor 62 has two trough-like recesses 64 and 66 (see, for example, FIG. 8a) offset 180 ° with respect to the longitudinal central axis 20 (see, for example, FIG. 8a)), of which only the recess 64 in FIG. 5 you can see.
  • the mutually opposite walls of the trough-like recesses 64 and 66 have a partially circular cross section.
  • the rotor 62 has a sole or a central section 68 which separates the recesses 64 and 66 from one another.
  • two elongated holes 70 and 72 are also recessed, through which the connecting pieces 30 and 32 (see FIG. 4) extend.
  • the central section 68 can also have differently shaped openings there, or the central section 68 can be completely absent in this area, i.e. extend with respect to the longitudinal direction of the rotor 62 only over a central portion of the same.
  • the rotor 62 is circular in cross section, the two recesses 64 and 66 extending approximately over 90 ° with respect to the longitudinal central axis 20 in the circumferential direction.
  • the central section 68 of the rotor 62 extends at its broad ends approximately over 90 ° or a quarter of the full circumference.
  • the central section 68 of the axially immovable rotor 62, with which the pistons 22 to 28 rotate together, lies centrally on the longitudinal central axis 20 of the housing 12.
  • shaft extensions 74 and 76 are provided, via which the rotor 62 in the housing 12, more precisely in the housing covers 14 and 16, is rotatably mounted.
  • the shaft extension 74 projects from the housing 12 with a toothed end piece 78, and likewise the shaft extension 76 projects from the housing with a toothed end piece 80.
  • the end piece 80 is omitted and that the housing cover 16 is made closed over the shaft extension 76.
  • the orbital movement of the rotor 62 can be tapped as rotational energy via the end piece 78 and / or the end piece 80, ie the end piece 78 and / or the end piece 80 can serve as an output shaft.
  • measures for example support rollers, can be provided on the rotor 62 in order to support the rotor 62 against lateral forces in the housing 12 in the case of a large overall length.
  • Each of the pistons 22 to 28, as will be described below for the piston 22, has a side 82 facing the housing inner wall 18, which is designed in the form of a partial circle in cross section, so that each of the pistons 22 to 28 is adapted to the outside of the housing inner wall 18 is.
  • the side 82 extends over a circular angle of approximately 90 °.
  • a side 85 of each piston 22 to 28 facing away from the side 82 and facing the longitudinal central axis 20 is likewise designed in cross section in the form of a partial circle, the center of the circle of which is from the center of the circle of the partial circle is spaced, which forms the side 82 of the pistons 22 to 28, respectively.
  • Each piston 22 is thus approximately almond-shaped or lenticular in cross-section.
  • Each of the pistons 22 is assigned at least one chamber which periodically decreases and increases in volume due to the reciprocating linear movement of the pistons 22 to 28.
  • a first chamber 86 is assigned to the first piston 22 on an end face 84.
  • a second chamber 90 is assigned to the piston 22 on a face 88 arranged opposite the face 84.
  • the third piston 26 is in turn associated with the chamber 86 on one end 92 facing the end 84 of the first piston 22, so that the chamber 86 is associated with the two pistons 22 and 26 together.
  • the pistons 24 and 28 are assigned chambers 98, 100 and 102, which are arranged offset by 180 ° with respect to the chambers 86, 90 and 96 with respect to the longitudinal central axis 20.
  • the chambers 86 and 98 are completely separated from one another by the central section 68 of the rotor 62.
  • the chamber 86 is separated from the chambers 90 and 96 by means of a seal 104, which seals the piston 22 against the housing inner wall 18 and against the central section 68 of the rotor 62, and a seal 106, which seals the piston 26 against the housing inner wall 18 and the central section 68 of the rotor 62, completely separated.
  • the chamber 98 is completely separated from the chambers 100 and 102 via seals 108 and 110 on the pistons 24 and 28, respectively.
  • the chambers 90 and 100 communicate with one another via the elongated hole 70, and the chambers 96 and 102 also communicate with one another via the elongated hole 72, which, however, can also be modified in accordance with an embodiment to be described later in that the chambers 90 and 100 or 96 and 102 do not communicate with each other.
  • the elongated holes 70 and 72 can also be shaped differently or the central section 68 can be missing at these points, as a result of which the chambers 90 and 100 as well as 96 and 102 likewise communicate with one another and each form a double total volume.
  • the chambers 86 and 98 serve as working chambers for a Carnot cycle
  • the chambers 90, 100 and 96, 102 serve as pre-pressure chambers for generating a pre-pressure with which the working chambers 86 and 98 act can be.
  • the chambers 90 and 100 are connected to the chambers 86 and 98 via an opening 104 in the housing 12 and a connecting line 106, depending on which of the chambers 86 or 98 is in the course of the orbital movement of the pistons 22 to 28 ⁇ m the longitudinal central axis 20 face an inlet opening 108.
  • a valve 110 is arranged in the inlet opening 108, which is designed as a controllable valve, in particular a solenoid valve, 112.
  • the chambers 96 and 102 are correspondingly connected to the inlet opening 108 via an opening 114 and a connecting line 116 with the interposition of the valve 110.
  • the chambers 86 and 98 serving as working chambers are assigned a total of one spark plug 118 for emitting ignition sparks and one injection nozzle 120 for injecting a fuel, for example gasoline, diesel or biodiesel.
  • a fuel for example gasoline, diesel or biodiesel.
  • the chambers 86 and 98 in the housing are also assigned an outlet opening 122 for ejecting the combusted fuel / air mixture.
  • the chambers 96 and 102 serving as pre-pressure chambers are also assigned a common suction opening 124, wherein the corresponding suction opening in the housing 12 is also assigned to the chambers 90 and 100 also serving as pre-pressure chambers.
  • FIGS. 6a), 7a) and 8a) show the rotary piston machine in a first operating position, which corresponds to the operating position in FIGS. 3 and 4, respectively.
  • the fuel-air mixture which is maximally compressed, is ignited via the spark plug 118.
  • the combusted fuel-air mixture has just been completely ejected from the chamber 98.
  • the chambers 96, 102 serving as pre-pressure chambers were through the suction opening 124, in which a corresponding valve, preferably an automatic valve, for example a flap valve, can be arranged completely filled with air.
  • the chambers 90 and 100 serving as pre-pressure chambers were completely filled with fresh air through a corresponding suction opening.
  • the pistons 22 to 28 rotate clockwise around the longitudinal central axis 20 together with the rotor 62 and have become the operating position in FIGS. 6b), 7b) and 8b) (cf. 1) rotated by about 45 °.
  • the fuel / air mixture previously ignited in the chamber 86 now expands in the volume-increasing chamber 86, while in the chamber 98 from the pre-pressure chambers 90, 100 and 96, 102, which decrease in volume and thereby the fresh air previously introduced compress, fresh air is pressed in. As shown in FIG.
  • the valve 110 is opened in order to admit the fresh air pre-compressed from the chambers 90, 100 and 96, 102 serving as pre-pressure chambers into the chamber 98. Since the maximum volume of the chambers 90, 96, 100, 102 together is greater than the maximum volume of the chamber 98, namely approximately four times as large, (pre) compression of the air pressed into the chamber 98 occurs.
  • the pistons 22 and 24 meanwhile move parallel to the longitudinal central axis 22 according to an arrow 126, and the pistons 26 and 28 move in the opposite direction according to an arrow 128 parallel to the longitudinal central axis 20.
  • the operating position shown in FIGS. 6c), 7c) and 8c) (see FIG. 2) is reached, in which the chamber 98 has reached its maximum volume and is filled with pre-compressed fresh air, while the opposite chamber 86, which is not visible in the drawing, likewise assumes its largest volume after the previously ignited fuel / air mixture has completely expanded.
  • the chambers 90, 100 and 96, 102 now have their minimum volume.
  • FIGS. 9a) and b), 10a) and b) and 11a) and b) show an embodiment of a rotary piston machine 10 'which is slightly modified compared to the previously described embodiment and which differs from the rotary piston machine 10 by the following features.
  • the chambers 90 'and 100' assigned to the pistons 22 'and 24' which in turn serve as pre-pressure chambers for supplying the chambers 86 'and 98' with a pre-pressure generated in the chambers 90 'and 100', and the chambers 90 ' and 100 'in turn communicate with each other, are not connected to the chamber 86' or 98 'via the outside of the housing, but directly via the pistons 22' and 24 '.
  • the pistons 22 'and 24' are hollow, and a valve 138 is arranged in each of the pistons 22 'and 24', which is designed as an automatic valve, preferably as a flutter valve.
  • the chambers 96 'and 102' associated with the pistons 26 "and 28 ' which also communicate with one another, are directly connected to the chambers 86' and 98 'via valves 140 with the chambers 86' and 98 'connected.
  • valves 138, 140 in FIG. 9a) are shown in their closed position, the pistons 22 'to 28' in their position which is maximally displaced towards the center of the housing 12 ' move, the valves 138 and 140 in Fig. 9b) are shown in their open position when the pistons 22 'to 28' move in opposite directions and the chambers 90 ', 100 * and 96' and 102 'decrease in volume. In this way, the chamber 98 'ready for suction between the pistons 24' and 28 'can be acted upon by pre-compressed air from the chambers 90', 100 'and 96' and 102 '.
  • FIGS. 12a) - d) to 15a) - d) show a further exemplary embodiment of a rotary piston machine provided with the general reference number 10 ′ *, which differs from the rotary piston machine 10 by the following features.
  • the rotary piston machine 10 ′′ in turn has four pistons 22 ′′ to 28 ′′, to which chambers 86 ′′, 90 ′′, 96 ′′, 98 ′′, 100 ′′ and 102 ′′ are assigned.
  • the chambers 90 ′′, 96 ′′, 100 ′′ and 102 ′′ do not serve as pre-pressure chambers but, like the chambers 86 ′′ and 98 ′′, also serve as working chambers for a Carnot cycle.
  • the chambers 90 ′′ and 100 ′′ ′′ do not communicate with one another, but are completely separated from one another via the central section 68 ′′ of the rotor 62 ′′.
  • the chambers 96 ′′ and 102 ′′ Completely separated from one another via the central section 68 ′′ of the rotor 62 ′′ and also serve as working chambers for a Carnot cycle.
  • the chambers 90 ′′ and 100 ′′ are correspondingly assigned an inlet duct 142 for fresh air and an outlet duct 144 for expelling the combusted fuel-air mixture.
  • the chambers 90 ′′ and 100 ′′ are jointly assigned a further spark plug 146 and a further injection nozzle 148.
  • the inlet passage 142, the outlet passage 144, the spark plug 146 and the injection nozzle 148 are in relation to the corresponding inlet passage 108 ′′, outlet passage 122 ′′, the spark plug 118 ′′ and the injection nozzle 120 ′′, which are the chambers 86 ′′ and 98 '' are arranged offset by 90 ° about the longitudinal central axis 20 ''.
  • the chambers 96 ′′ and 102 ′′ are assigned a further inlet duct 150, outlet duct 152, a spark plug 154 and an injection nozzle 156, which are in the same circumferential position as the inlet duct 142, the outlet duct 144, and the spark plug 146 and injector 148 associated with chambers 90 "and 100".
  • a six-cylinder engine is simulated by means of the rotary piston machine 10 ′′, the work cycles of intake, compression, expansion and ejection in the chambers 90 ′′, 100 ′′ and 96 ′′, 102 ′′ compared to the corresponding work cycles in the chambers 86 "and 98" are offset by 90 °.
  • FIGS. 12a) - d) to 15a) - d) show four operating positions of the rotary piston machine 10 ′′, in which the pistons 22 ′′ to 28 ′′ have moved a total of 135 ° about the longitudinal central axis 20 ′′ A full rotation of the pistons 22 "to 28"'over 360 ° around the longitudinal central axis 20 "becomes a full working cycle in the chambers 86" and 98 " carried out, likewise in each of the chambers 90 ′′ and 100 ′′ and 96 ′′ and 102 ′′, so that a total of six complete working cycles in the rotary piston machine 10 ′′ take place with one full revolution.

Abstract

Eine Rotationskolbenmaschine (10) weist ein Gehäuse (12), das eine zylindrische Gehäuseinnenwand (18) aufweist, und zumindest einen in dem Gehäuse (12) angeordneten Kolben (22, 24, 26, 28) auf, der um eine Längsmittelachse (20) des Gehäuses (12) umlaufen kann, und dabei durch einen Steuermechanismus (40, 58) eine hin- und hergehende Linearbewegung ausführt, die dazu dient, zumindest eine dem Kolben zugeordnete Kammer (86, 90, 96, 98, 100, 102) periodisch zu vergrössern und zu verkleinern. Die Linearbewegung des zumindest einen Kolbens (22, 24, 26, 28) erfolgt parallel zur Längsmittelachse (20) des Gehäuses (12).

Description

Rotationskolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, mit einem Gehäuse, das eine zylindrische Geh useinnenwand aufweist, mit zumindest einem in dem Gehäuse angeordneten Kolben, der um eine Längsmittelachse des Gehäuses umlaufen kann, und dabei durch einen Steuermechanismus eine hin- und hergehende Linearbewegung ausführt, die dazu dient, zumindest eine dem Kolben zugeordnete Kammer periodisch zu vergrößern und zu verkleinern. Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus der DE 100 01 962 AI bekannt.
Eine solche Rotationskolbenmaschine wird vorzugsweise als Brennkraftmaschine mit interner Verbrennung verwendet.
Rotationskolbenmaschinen gehören allgemein zu einer Art von Maschinen, bei denen ein oder mehrere Kolben in einem Gehäuse umlaufen, wobei der Umlaufbewegung des oder der Kolben üblicherweise eine weitere Bewegungsart überlagert ist, um die eine o- der die mehreren dem oder den Kolben zugeordneten Kammern, die üblicherweise die Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß bilden, im Volumen periodisch zu vergrößern und zu verkleinern.
Bei der aus der DE 100 01 962 AI bekannten Rotationskolbenmaschine sind eine Mehrzahl an Kolben umfänglich um die Gehäusemittelachse des Gehäuses verteilt angeordnet. Die Kolben sind in dem Gehäuse radial beweglich gelagert, wobei der Steuermechanismus die radial gerichtete hin- und hergehende Hubbewegung der Kolben aus der Umlaufbewegung der Kolben ableitet.
Bei der Verwendung der bekannten Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung werden die einzelnen Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Expandierens und Ausstoßens demnach durch die radial gerichtete hin- und hergehende Hubbewegung der einzelnen Kolben verwirklicht.
Der Steuermechanismus der bekannten Rotationskolbenmaschine weist ein etwa gehäusemittig angeordnetes ortsfestes Kurvenstück auf, wobei die Kolben auf ihrer der Gehäusemittelachse zugewandten Seite jeweils zumindest ein Laufglied aufweisen, mit der die Kolben entlang der Steuerkurve geführt sind. Der Steuermechanismus ist ferner so ausgebildet, daß jeweils benachbarte der radial beweglichen Kolben eine gegensinnige Hubbewegung ausführen. Die Kolben der bekannten Rotationskolbenmaschine weisen an ihren in Umlaufrichtung der Kolben vorauslaufenden und nachlaufenden Stirnseiten jeweils eine Verzahnung auf, und zwischen den Stirnseiten jeweils benachbarter Kolben ist eine mit einer Verzahnung versehene mitumlaufende Welle angeordnet, die mit den Verzahnungen der beiden benachbarten Stirnseiten der Kolben kämmend in Eingriff steht.
Ein Nachteil dieser bekannten Rotationskolbenmaschine kann darin gesehen werden, daß die radial gerichtete Linearbewegung der Kolben abwechselnd in Richtung und entgegen der Wirkung der Zentrifugalkraft und der Wirkung der Zentrifugalkraft erfolgt. Dabei ändert sich aufgrund der radial gerichteten Hubbewegung der einzelnen Kolben ständig die Masseverteilung in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses und damit auch das Trägheitsmoment der Kolben. Darüber hinaus ist das gehäusemittige gehäusefeste Kurvenstück, das der Führung der Kolben dient, aufgrund der Zentrifugalkräfte und der mechanischen Kopplung jeweils benachbarter, sich gegensinnig radial bewegender Kolben kräftebelastet.
Eine andere Art einer Rotationskolbenmaschine ist aus der WO 98/13583 bekannt, bei der die einzelnen im Gehäuse umlaufenden Kolben als Schwenkkolben ausgebildet sind, die in dem Gehäuse bei ihrer Umlaufbewegung zusätzlich wippenartig hin- und hergehende Schwenkbewegungen ausführen. Der Steuermechanismus zum Steuern der wippenartig hin- und hergehenden Schwenkbewegungen der einzelnen Kolben entspricht nahezu identisch dem Steuermechanismus der zuvor genannten bekannten Rotationskolbenmaschine mit linear radial beweglichen Kolben.
Auch bei dieser Schwenkkolbenmaschine kann ein Nachteil in der in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses nicht optimalen Masseverteilung bzw. in der nicht vollständigen Aufhebung der resultierenden Fliehkräfte der einzelnen Kolben gesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Art einer Rotationskolbenmaschine anzugeben, bei der die periodische Änderung des Volumens der zumindest einen Kammer auf eine andere Art und Weise erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Rotationskolbenmaschine dadurch gelöst, daß die Linearbewegung des zumindest einen Kolbens parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses erfolgt.
Bei der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine führt der zumindest eine Kolben beim Umlaufen um die Längsmittelachse des Gehäuses eine parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses gerichtete Linearbewegung aus. Auf diese Weise besitzt der zumindest eine Kolben keine radial gerichtete Bewegungskomponente. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß der Abstand des Massenschwerpunkts des zumindest einen Kolbens bezüglich der Längsmittelachse des Gehäuses, die die Umlaufachse des Kolbens bildet, unveränderlich ist. Hierdurch wird der Vorteil einer verbesserten Laufruhe der Rotationskolbenmaschine erreicht.
Ein weiterer Vorteil gegenüber der bekannten Rotationskolbenmaschine besteht darin, daß die erfindungsgemäße Rotationskolben- maschine radial kleinbauend ausgestaltet werden kann, da der zumindest eine Kolben keine Radialbewegung oder eine Bewegung mit radialer Bewegungskomponente ausführen muß. Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine eignet sich insbesondere als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wobei in diesem Fall die zumindest eine Kammer dann als Arbeitskammer für einen Carnot-Kreisprozeß dient, in dem die Arbeitstakte des Einlas- sens, Verdichtens, Expandierens und AusStoßens stattfinden.
Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine vorzugsweise mehr als einen Kolben aufweist, wobei dann die mehreren Kolben allesamt parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses gerichtete Linearbewegungen beim Umlaufen in dem Gehäuse ausführen, wie mit Bezug auf bevorzugte Ausgestaltungen hiernach noch beschrieben wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Kolben in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses außermittig angeordnet, und in dem Gehäuse ist zumindest ein weiterer um die Längsmittelachse umlaufender Kolben angeordnet, der in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses auf der dem ersten Kolben abgewandten Seite angeordnet ist.
In dieser Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine als zumindest zwei-zylindrige Brennkraftmaschine realisiert werden, wobei durch die in bezug auf die Längsmittelachse gegenüberliegende Anordnung der zumindest zwei Kolben, die nicht zwangsläufig auf axial gleicher Höhe liegen müssen, bei identischer Ausgestaltung der Kolben eine in bezug auf die Längsmittelachse achssymmetrische Massenverteilung erreicht werden kann. Die sich auf beide Kolben auswirkenden Fliehkräfte heben sich beim Umlaufen in dem Gehäuse gegenseitig vorteilhafterweise auf. Die beiden Kolben können dabei so angeordnet sein, daß die Linearbewegung mittels des Steuermechanismus gegensinnig zueinander erfolgt, oder die Linearbewegung der beiden Kolben kann gleichsinnig sein.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn der weitere Kolben dem ersten Kolben axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet ist.
Auch bei dieser Ausgestaltung wird der Vorteil erzielt, daß die Fliehkräfte der beiden Kolben durch deren achssymmetrische Anordnung in bezug auf die Längsmittelachse gegeneinander aufgehoben werden können. Wie bei der zuvor genannten Ausgestaltung können bei dieser Anordnung zwei Kammern gebildet werden, die um 180° zueinander um die Längsmittelachse versetzt angeordnet sind, so daß über einen vollen Umlauf der Kolbenanordnung zwei volle Arbeitszyklen vollendet werden.
Im Rahmen der zuvor genannten Ausgestaltung ist es weiterhin bevorzugt, wenn der weitere Kolben mit dem ersten Kolben fest verbunden ist.
Hierbei ist von Vorteil, daß sich die beiden gegenüberliegenden Kolben gegenseitig gegen die auf sie beim Umlaufen wirkenden Fliehkräfte abstützen und auf diese Weise eine Flächenreibung der Kolben am Gehäuse ausgeschaltet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine Kolben mittig um die Längsmittelachse angeordnet und läuft um eine mit der Längsmittelachse zusammenfallende Kolbenmittelachse in dem Gehäuse um.
In dieser Ausgestaltung wird der Vorteil einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine erreicht. In dieser Ausgestaltung werden Fliehkräfte ohne einen zusätzlichen, auf axial gleicher Höhe angeordneten Kolben von vornherein ausgeschaltet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist in dem Gehäuse zumindest ein weiterer um die Längsmittelachse umlaufender Kolben angeordnet, der in geradliniger Verlängerung des ersten Kolbens angeordnet ist.
Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß in Längsrichtung des Gehäuses mehrere Kammern realisiert werden können, so daß sich auf diese Weise ebenfalls eine mehrzylindrige Rotationskolbenmaschine realisieren läßt.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die zumindest eine Kammer durch den Raum zwischen einander zugewandten Stirnseiten des ersten Kolbens und des weiteren Kolbens gebildet wird.
Hierbei ist von Vorteil, daß sich bei gegensinniger Bewegung der beiden Kolben die Einzelhübe der beiden Kolben zu einem Gesamthub addieren, wodurch im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine in der gemeinsamen Kammer zwischen den beiden Kolben das Brenn- stoff-/Luftgemisch mit einem höheren Druck verdichtet werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Linearbewegung des ersten Kolbens der Linearbewegung des zweiten Kolbens entgegengesetzt gerichtet ist, und der Raum zwischen den einander zugewandten Stirnseiten des ersten Kolbens und des weiteren Kolbens eine gemeinsame Kammer bildet.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine auf diese Weise auch hinsichtlich der Linearbewegung der zumindest zwei Kolben masseausgeglichen ist, wodurch Vibrationen der Rotationskolbenmaschine in Längsrichtung ausgeschaltet werden.
In einer Kombination der zuvor genannten Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, wenn in dem Gehäuse zumindest vier Kolben angeordnet sind, von denen jeweils zwei in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses einander axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet sind, und jeweils zwei in geradliniger Verlängerung zueinander angeordnet sind.
Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine mit vier Kolben bilden die beiden in bezug auf die Längsmittelachse des Gehäuses einander axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordneten Kolben jeweils einen vorzugsweise starren Doppelkolben, wobei die beiden Doppelkolben dann in a- xial geradliniger Verlängerung zueinander angeordnet sind und gemeinsam in dem Gehäuse um die Längsmittelachse umlaufen und gegensinnig gerichtete Linearbewegungen ausführen. Bei dieser Ausgestaltung ist dem einen Doppelkolben und dem anderen Doppelkolben vorzugsweise jeweils ein eigener Steuermechanismus zur Steuerung der hin- und hergehenden Linearbewegung beim Umlaufen in dem Gehäuse zugeordnet. Der Steuermechanismus umfaßt in einer bevorzugten Ausgestaltung zumindest ein an dem zumindest einen ersten Kolben angeordnetes Führungsglied und zumindest eine in der Gehäuseinnenwand ausgebildete Steuerkurve, entlang der das Führungsglied läuft.
Ein solcher Steuermechanismus hat gegenüber dem Steuermechanismus der bekannten Rotationskolbenmaschine den Vorteil, daß er weniger verschleißanfällig ist, weil er im Unterschied zu dem Steuermechanismus der bekannten Rotationskolbenmaschine, der ein zentral im Gehäuse angeordnetes Kurvenstück und an den Kolben vorgesehene Laufglieder umfaßt, nicht der Wirkung der durch die Umlaufbewegung der Kolben verursachten Fliehkräfte unterworfen ist. Als Führungsglied ist an dem zumindest einen ersten Kolben vorzugsweise eine radial von dessen der Gehäuseinnenwand zugewandten Seite abstehende Achse vorgesehen, an der eine oder zwei Laufrollen angeordnet sind, während die Steuerkurve vorzugsweise als in der Gehäuseinnenwand ausgebildete Führungsnut ausgebildet ist, in die die Laufrollen eingreifen und beim Umlaufen des Kolbens in dem Gehäuse abrollen.
Im Zusammenhang mit einer oder mehreren der zuvor, genannten Ausgestaltungen, wonach dem ersten Kolben in bezug auf die Längsmittelachse ein weiterer Kolben auf axial gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet ist und die beiden Kolben fest miteinander verbunden sind, ist es weiter bevorzugt, wenn an dem ersten Kolben und dem weiteren Kolben jeweils ein Führungsglied angeordnet ist, wobei beide Führungsglieder entlang derselben Steuerkurve laufen.
Hierbei ist von Vorteil, daß der Massenschwerpunkt der beiden auf gleicher Höhe gegenüberliegenden Kolben auf der Längsmit- telachse, d.h. der Umlaufachse, liegt, was nicht der Fall wäre, wenn nur an einem der beiden Kolben ein Laufglied vorhanden wäre. Die letztere Ausgestaltung kann jedoch ebenfalls in Betracht gezogen werden, wobei dann derjenige Kolben, der kein Führungsglied aufweist, zum Massenausgleich in bezug auf die Längsmittelachse eine entsprechende Zusatzmasse aufweisen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine der Gehäuseinnenwand zugewandte Seite des zumindest einen Kolbens im Querschnitt in Form eines Teilkreises ausgebildet.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die der Geh useinnenwand z-ugewandte Seite des zumindest einen Kolbens an die kreisförmige Innenkontur der Gehäuseinnenwand angepaßt ist, wodurch eine Abdichtung des Kolbens auf vorteilhaft einfache Weise durch kreisabschnittsförmige Dichtungen erfolgen kann. Vorzugsweise erstreckt sich die der Gehäuseinnenwand zugewandte Seite des zumindest einen Kolbens über etwa 90°.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der zumindest eine Kolben durch einen um die Längsmittelachse gemeinsam mit dem Kolben umlaufenden Rotor, der axial unbeweglich ist, in seiner Linearbewegung geführt ist.
Das Vorsehen eines Rotors hat den Vorteil, daß von dem Rotor die Umlaufbewegung des zumindest einen Kolbens in dem Gehäuse über eine mit dem Rotor verbundene Abtriebswelle abgegriffen werden kann, bspw. wenn die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Auf diese Weise kann die Rotationsbewegung zentral an der Längsmittelachse des Gehäuses der Rotationskolbenmaschine abge- griffen werden, ohne daß aufwendige Übertragungs- oder Vorgelegewellen erforderlich sind. Auf diese Weise kann mit der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine ein herkömmlicher Hubkolbenmotor nachgebildet werden, gegenüber dem die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine jedoch den erheblichen Vorteil besitzt, daß aufgrund der Umlaufbewegung des zumindest einen Kolbens über den Rotor, der axial unbeweglich ist, die Rotationsenergie abgeleitet werden kann.
In bevorzugten Ausgestaltungen kann der Rotor als Hülse oder als Achse ausgebildet sein.
Im Zusammenhang mit einer der zuvor genannten Ausgestaltungen, wonach zumindest zwei Kolben in Bezug auf die L ngsmittelachse gegenüberliegend angeordnet sind, sei es auf axial gleicher Höhe oder an axial unterschiedlichen Positionen, ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Rotor einen auf der Längsmittelachse des Gehäuses liegenden Mittelabschnitt aufweist, der die dem ersten Kolben zugeordnete Kammer von der dem weiteren Kolben zugeordneten Kammer trennt.
Auf diese Weise übernimmt der Rotor ohne zusätzliche aufwendige Konstruktionsmaßnahmen auch die Funktion einer Trennung der zumindest zwei Kammern, die bspw. im Falle der Verwendung der Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß bilden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist beiden Stirnseiten des zumindest einen Kolbens jeweils eine Kammer zugeordnet, die sich gegensinnig verkleinern und vergrößern, wobei die eine Kammer als Arbeitskammer für einen Carnot-Kreisprozeß und die andere Kammer als Vordruckkammer zum Erzeugen eines Vordruckes dient, um die Arbeitskammer mit einem Vordruck zu beaufschlagen.
Hierbei ist von Vorteil, daß im Falle einer Verwendung der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eine Selbstaufladung der Arbeitskammer ohne externe Vorrichtungen wie einen Kompressor oder einen Turbolader und ohne Vergrößerung des Bauraums der Rotationskolbenmaschine erreicht wird. Während sich die Arbeitskammer bspw. im Volumen verkleinert, vergrößert sich entsprechend die Vordruckkammer, in die Frischluft angesaugt werden kann. Beim Expandieren der Arbeitskammer nach dem Zünden des Brennstoff-/Luft- gemisches wird die in der Vordruckkammer zuvor angesaugte Frischluft entsprechend komprimiert und kann dann unter Druck nach dem Ausstoßen des verbrannten Brennstoff-/Luftgemisches aus der Arbeitskammer in diese hineingedrückt werden, wodurch das Brennstoff-/Luftgemisch im nächsten Zyklus mit höherem Druck verdichtet werden kann. Insbesondere mit der oben beschriebenen Ausgestaltung der Rotationskolbenmaschine mit vier Kolben kann ein besonders wirksamer Selbstaufladungseffekt erzielt werden. In dieser Ausgestaltung eignet sich die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine insbesondere als Brennkraftmaschine für den Betrieb mit Diesel- oder sogar Biodieselkraftstoffen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung fehlt der Mittelabschnitt des Rotors auf Seiten der als Vordruckkammer dienenden Kammern bzw. ist so ausgebildet, daß jeweils zwei der als Vordruckkammer dienenden Kammern miteinander kommunizieren. Hierbei ist von Vorteil, dass die als Vordruckkammern dienenden Kammern zusammen eine Vordruckkammer mit einem Gesamtvolumen bilden, das größer ist, vorzugsweise viermal so groß wie das Volumen der zumindest einen Arbeitskammer, wodurch die in den Vordruckkammern vorkomprimierte Luft mit einem noch höheren Vordruck in die zumindest eine Arbeitskammer eingeleitet werden kann.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist die Vordruckkammer mit der Arbeitskammer über eine gehäuseaußenseitige Leitung verbunden, in der vorzugsweise ein Ventil, insbesondere steuerbares Ventil, angeordnet ist.
Das steuerbare Ventil kann bspw. ein Magnetventil sein, das dann geöffnet wird, wenn in der Vordruckkammer ein maximaler Vordruck erzeugt wurde .
Alternativ zu der zuvor genannten Ausgestaltung kann jedoch auch die Vordruckkammer mit der Arbeitskammer direkt durch den Kolben hindurch verbunden sein, wobei dann in dem Kolben zumindest ein Ventil, vorzugsweise ein selbsttätiges Ventil, angeordnet ist.
Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß auf eine gehäuseaußenseitige Verbindungsleitung zwischen der Vordruckkammer und der Arbeitskammer verzichtet werden kann, wodurch die Rotationskolbenmaschine weniger Raum einnimmt. Das zuvor genannte selbsttätige Ventil kann bspw. ein Flatterventil sein.
Alternativ oder in Kombination mit der zuvor genannten Ausgestaltung der Rotationskolbenmaschine mit zumindest einer Vor- druckkammer und zumindest einer Arbeitskammer ist es jedoch auch bevorzugt, wenn den beiden Stirnseiten des zumindest einen Kolbens jeweils eine Kammer zugeordnet ist, die sich gegensinnig verkleinern und vergrößern, wobei beide Kammern als Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß dienen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bspw. mit nur einem Kolben zwei Zylinder eines herkömmlichen Motors nachgebildet werden können, wobei ein weiterer besonderer Vorteil darin besteht, daß das Expandieren der einen Arbeitskammer nach dem Zünden des Brennstoff-/Luftgemisches das Verdichten der anderen Arbeitskammer, die gerade neues Brennstoff-/Luftgemisch angesaugt hat, unterstützt. In einer der zuvor genannten bevorzugten Ausgestaltungen, wonach die Rotationskolbenmaschine insgesamt vier Kolben aufweist, kann mit dieser Ausgestaltung bspw. ein herkömmlicher Sechs-Zylinder-Motor nachgebildet werden.
Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine kann als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung oder auch als Kompressor verwendet werden.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung einer Rotationskolbenmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsstellung;
Fig. 2 die Rotationskolbenmaschine in Fig. 1 in einer zweiten Betriebsstellung;
Fig. 3 die Rotationskolbenmaschine in Figuren 1 und 2 in einer dritten Betriebsstellung;
Fig. 4 die Rotationskolbenmaschine in der in Fig. 3 dargestellten Betriebsstellung in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Einzelteils der Rotationskolbenmaschine in Figuren 1 bis 4;
Figuren 6a) bis d) einen Längsschnitt durch die Rotationskolbenmaschine in Figuren 1 bis 4 in vier verschiedenen BetriebsStellungen;
Figuren 7a) bis d) jeweils einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Figuren 6a) bis d);
Figuren 8a) bis d) Schnitte entlang der Linien VIII-VIII in Figuren 6a) bis d); Figuren 9a) und b) den Figuren 6a) und 6b) entsprechende Längsschnitte einer Rotationskolbenmaschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in zwei Betriebsstellungen;
Figuren 10a) und b) jeweils einen Schnitt entlang der Linie X-X in Figuren 9a) und b) ;
Figuren 11a) und b) jeweils einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Figuren 9a) und b);
Figuren 12a) bis d) einen Figuren 6a) bis 6d) entsprechenden Längsschnitt durch eine Rotationskolbenmaschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in vier verschiedenen Betriebsstellungen;
Figuren 13a) bis d) jeweils einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Figuren 12a) bis d) ;
Figuren 14a) bis d) jeweils einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Figuren 12a) bis d);
Figuren 15a) bis d) jeweils einen Schnitt entlang der Linie XV-XV in Figuren 12a) bis d) ;
In Figuren 1 bis 8 ist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene Rotationskolbenmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die Rotationskolbenmaschine 10 wird vorliegend als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung verwendet. Die Rotationskolbenmaschine 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das eine im wesentlichen zylindersymmetrische Grundform aufweist. An seinen Längsenden ist das Gehäuse 12 durch einen Gehäusedeckel 14 sowie einen Gehäusedeckel 16 geschlossen, wobei jedoch auch eine andere Aufteilung des Gehäuses 12 in Betracht gezogen werden kann, wie bspw. aus Fig. 6a) hervorgeht.
Das Gehäuse 12 weist eine zylindrische Gehäuseinnenwand 18 auf, die also im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist.
Eine Längsmittelachse 20 bildet die Zylinderachse der Gehäuseinnenwand 18.
In dem Gehäuse 12 ist zumindest ein erster Kolben 22, und sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein weiterer zweiter Kolben 24, der in den perspektivischen Darstellungen nur in Fig. 4 zu sehen ist, ein weiterer dritter Kolben 26 und ein weiterer vierter Kolben 28, der ebenfalls in der perspektivischen Darstellung nur in Fig. 4 zu sehen ist, angeordnet.
Von den vier Kolben 22 bis 26 sind jeweils zwei Kolben zu einem Doppelkolben fest miteinander verbunden, und zwar sind dies der erste Kolben 22 und der dritte Kolben 24, die einen ersten Doppelkolben bilden, und der zweite Kolben 26 und der vierte Kolben 28, die einen zweiten Doppelkolben bilden. Der erste Kolben 22 ist mit dem dritten Kolben 24 über ein erstes Verbindungsstück 30 fest verbunden, und der dritte Kolben 26 ist mit dem vierten Kolben 28 über ein zweites Verbindungsstück 32 fest verbunden. Die Verbindungsstücke 30 und 32 stellen jeweils eine starre Verbindung zwischen den Kolben 22 und 24 bzw. 26 und 28 her. Der erste Kolben 22 und die weiteren Kolben 24 bis 28 laufen in dem Gehäuse 12 gemeinsam um die Längsmittelachse 20 gemäß einem Pfeil 34 um, so daß die Längsmittelachse 20 auch als Umlaufachse bezeichnet werden kann.
Der erste Kolben 22 und die weiteren Kolben 24 bis 28 führen beim Umlaufen um die Längsmittelachse 34 des Gehäuses 12 durch einen später noch zu beschreibenden Steuermechanismus hin- und hergehende Linearbewegungen aus, wobei diese Linearbewegungen parallel zur Längsmittelachse 34 gerichtet sind, wie mit einem Doppelpfeil 36 angedeutet ist.
Die vier Kolben 22 bis 28 sind jeweils in bezug auf die Längsmittelachse 20 des Gehäuses 12 außermittig angeordnet, wie aus den Querschnittdarstellungen in Figuren 7a) bis 7d) hervorgeht.
Der weitere zweite Kolben 24 und der weitere vierte Kolben 28 sind dem ersten Kolben 22 in bezug auf die Längsmittelachse 20 gegenüberliegend, d.h. auf der dem ersten Kolben 22 abgewandten Seite der Längsmittelachse 20 angeordnet. Dabei ist der weitere zweite Kolben 24 dem ersten Kolben 22 auf axial gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet, während der weitere vierte Kolben 28 dem ersten Kolben 22 axial versetzt gegenüberliegend angeordnet ist. Der weitere dritte Kolben 26 ist in dem Gehäuse in geradliniger Verlängerung zu dem ersten Kolben 22 angeordnet, d.h. befindet sich in bezug auf die Längsmittelachse 20 in derselben Umfangsposition wie der erste Kolben 22. Demgegenüber sind der zweite Kolben 24 und der vierte Kolben 28 in Umfangs- richtung bezüglich dem ersten Kolben 22 und dem dritten Kolben 26 um 180° versetzt angeordnet. Da der erste Kolben 22 mit dem weiteren zweiten Kolben 24 fest verbunden ist, führen der erste Kolben 22 und der zweite Kolben 24 beim Umlaufen in dem Gehäuse 12 gleichsinnig gerichtete Linearbewegungen parallel zur Längsmittelachse 20 aus. Ebenso führen der weitere dritte Kolben 26 und der weitere vierte Kolben 28 aufgrund ihrer festen Verbindung mittels des Verbindungsstückes 32 beim Umlaufen in dem Gehäuse 12 gleichsinnig gerichtete Linearbewegungen aus.
Demgegenüber sind die relativen Linearbewegungen zwischen dem ersten Kolben 22 und dem zweiten Kolben 24 einerseits und dem dritten Kolben 26 und dem vierten Kolben 28 andererseits gegensinnig gerichtet. Mit anderen Worten bewegen sich die Kolben 22, 24 einerseits und die Kolben 26 und 28 andererseits entweder aufeinander zu oder voneinander weg. Alle vier Kolben 22 bis 28 verändern jedoch ihre Drehlage beim Umlaufen um die Längsmittelachse 20 relativ zueinander nicht.
Die vier Kolben 22 bis 28 sind hinsichtlich ihrer Geometrie und Abmessungen identisch zueinander ausgebildet. Aufgrund der in bezug auf die Längsmittelachse 20 achssymmetrischen. Anordnung der vier Kolben 22 bis 28 kompensieren sich die beim Umlaufen der Kolben 22 bis 28 um die Längsmittelachse 20 auftretenden Fliehkräfte vollständig. Darüber hinaus kompensieren sich bei der Rotationskolbenmaschine 10 auch die bei der Linearbewegung der Kolben 22 bis 28 auftretenden Trägheiten, weil sich der aus dem Kolben 22 und 24 gebildete erste Doppelkolben gegensinnig linear zu dem aus den Kolben 26 und 28 gebildeten zweiten Doppelkolben in dem Gehäuse 12 bewegt. Wie bereits erwähnt, ist zum Ableiten der Linearbewegung der einzelnen Kolben 22 bis 28 aus ihrer Umlaufbewegung um die Längsmittelachse 20 ein Steuermechanismus vorgesehen, der in Figuren 1 bis 4 und 6 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 40 versehen ist, der nachfolgend lediglich in bezug auf den Kolben 22 beschrieben wird.
Der Steuermechanismus 40 umfaßt ein an dem ersten Kolben angeordnetes Führungsglied 42 und eine in der Gehäuseinnenwand 18 ausgebildete Steuerkurve 44, entlang der das Führungsglied 42 läuft.
Das Führungsglied 42 ist fest mit dem ersten Kolben 22 verbunden und weist einen Achszapfen 46 sowie eine an dem Achszapfen 46 befestigte erste Laufrolle 48 und eine zweite Laufrolle 50 auf. Die Laufrolle 48 hat einen kleineren Außendurchmesser als die Laufrolle 50.
Die Steuerkurve 44 ist in Form einer in der Gehäuseinnenwand 18 ausgebildeten Führungsnut 52 ausgebildet. Die Führungsnut 52 weist dabei einen Abschnitt 54 geringeren Durchmessers und einen Abschnitt 56 größeren Innendurchmessers auf, entsprechend dem Außendurchmesser der Laufrolle 48 und dem Außendurchmesser der Laufrolle 50. Durch das Vorsehen zweier Laufrollen 48 und 50 unterschiedlichen Durchmessers, die in den entsprechenden Abschnitten 54 und 56 der Führungsnut 52 laufen, wird gewährleistet, daß jede Laufrolle 48 und 50 nur eine Drehrichtung um den Achszapfen 46 beim Laufen in der Führungsnut 52 besitzt, d.h., daß die Laufrolle 48 und die Laufrolle 50, die entsprechend nur an einer Seite ihres jeweils zugeordneten Abschnitts 54 bzw. 56 anliegen, während des Umlaufens in der Führungsnut 52 keine Drehumkehr erfahren.
Die Steuerkurve 44 in Form der Führungsnut 52 erstreckt sich vollumfänglich um die Längsmittelachse 20 und stellt eine geschlossene Steuerkurve dar, die, um die Linearbewegung der Kolben 22 bis 28 aus der Umlaufbewegung derselben um die Längsmittelachse 20 abzuleiten, eine entsprechend geschwungene Form auf, die etwa die Form eines um einen Durchmesser gebogenen Kreises aufweist. Die Steigungshöhe der Steuerkurve 44 längs der Längsmittelachse 20 bestimmt den Hub des Kolbens 22.
Der zweite Kolben 24 ist, wie aus Fig. 6a) hervorgeht, mit einem mit dem Führungsglied 42 identisch ausgebildeten Führungsglied ausgestattet, an dem entsprechend zwei Laufrollen angeordnet sind, wobei das Führungsglied 42 entlang derselben Steuerkurve 44, d.h. in derselben Führungsnut 52, läuft. Der Steuermechanismus 40 stellt somit eine gemeinsamen Steuermechanismus für den aus den Kolben 22 und 24 gebildeten Doppelkolben dar.
Wie ebenfalls aus Fig. 6a) hervorgeht, können die Laufrollen 48 und 50 und entsprechend die Führungsnut 52 auch konisch ausgebildet sein.
Ein entsprechender Steuermechanismus 58 ist für den aus den Kolben 26 und 28 gebildeten weiteren Doppelkolben vorgesehen, der sich von dem Steuermechanismus 40 lediglich dadurch unterscheidet, daß eine Steuerkurve 60 bezüglich der Steuerkurve 44 des Steuermechanismus 40 spiegelsymmetrisch in bezug auf die Querschnittmittelebene des Gehäuses 12 ausgebildet ist. Die Kolben 22 bis 28 sind in ihrer Linearbewegung durch einen Rotor 62 geführt, der in Fig. 5 in Alleinstellung dargestellt ist.
Der Rotor 62 weist allgemein eine zylindrische Form auf, die der Innenwand 18 des Gehäuses 12 der Rotationskolbenmaschine 10 angepaßt ist.
Der Rotor 62 weist zur Aufnahme der Kolben 22 bis 28 zwei um 180° bezüglich der Längsmittelachse 20 um 180° versetzte wannenartige Ausnehmungen 64 und 66 (vgl. bspw. Fig. 8a)) auf, von der in Fig. 5 nur die Ausnehmung 64 zu sehen ist. Die einander gegenüberliegenden Wände der wannenartigen Ausnehmungen 64 und 66 sind im Querschnitt teilkreisförmig ausgebildet. Zwischen den Ausnehmungen 64 und 66 weist der Rotor 62 eine Sohle bzw. einen Mittelabschnitt 68 auf, der die Ausnehmungen 64 und 66 voneinander trennt. In dem Mittelabschnitt 68 sind ferner zwei Langlöcher 70 und 72 ausgespart, durch die die Verbindungsstücke 30 und 32 (vgl. Fig. 4) hindurchgreifen. Anstelle der Langlöcher 70 und 72 kann der Mittelabschnitt 68 dort auch anders geformte Durchbrechungen aufweisen, oder der Mittelabschnitt 68 kann in diesem Bereich ganz fehlen, d.h. sich bezogen auf die Längsrichtung des Rotors 62 nur über einen mittleren Teilbereich desselben erstrecken.
Der Rotor 62 ist im Querschnitt gesehen kreisförmig, wobei sich die beiden Ausnehmungen 64 und 66 etwa über 90° in bezug auf die Längsmittelachse 20 in Umfangsrichtung erstrecken. Ebenso erstreckt sich der Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 an seinen breiten Enden etwa über jeweils 90° bzw. ein Viertel des vollen Umfangs. Der Mittelabschnitt 68 des axial unbeweglichen Rotors 62, mit dem die Kolben 22 bis 28 gemeinsam umlaufen, liegt zentrisch auf der Längsmittelachse 20 des Gehäuses 12. An dem Rotor sind endseitig Wellenfortsätze 74 und 76 vorgesehen, über die der Rotor 62 in dem Gehäuse 12, genauer gesagt in den Gehäusedeckeln 14 und 16, drehbar gelagert ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ragt der Wellenfortsatz 74 mit einem gezahnten Endstück 78 aus dem Gehäuse 12 hervor, und ebenso ragt der Wellenfortsatz 76 mit einem gezahnten Endstück 80 aus dem Gehäuse hervor. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Endstück 80 wegzulassen und den Gehäusedeckel 16 über dem Wellenfortsatz 76 geschlossen auszugestalten. Über das Endstück 78 und/oder das Endstück 80 kann die Umlaufbewegung des Rotors 62 als Rotationsenergie abgegriffen werden, d.h. das Endstück 78 und/oder das Endstück 80 können als Abtriebswelle dienen.
Im übrigen können Maßnahmen, bspw. Stützrollen, an dem Rotor 62 vorgesehen sein, um bei großer Baulänge den Rotor 62 gegen Querkräfte in dem Gehäuse 12 abzustützen.
Jeder der Kolben 22 bis 28 weist, wie nachfolgend für den Kolben 22 beschrieben wird, eine der Gehäuseinnenwand 18 zugewandte Seite 82 auf, die im Querschnitt in Form eines Teilkreises ausgebildet ist, so daß jeder der Kolben 22 bis 28 außenseitig an die Gehäuseinnenwand 18 angepaßt ist. Die Seite 82 erstreckt sich dabei über einen Kreiswinkel von etwa 90°.
Eine der Seite 82 abgewandte Seite 85 jedes Kolbens 22 bis 28, die der Längsmittelachse 20 zugewandt ist, ist ebenfalls im Querschnitt in Form eines Teilkreises ausgebildet, dessen Kreismittelpunkt von dem Kreismittelpunkt des Teilkreises beabstandet ist, der die Seite 82 der Kolben 22 bis 28 jeweils bildet. Somit ist jeder Kolben 22 im Querschnitt etwa mandelförmig oder linsenförmig ausgebildet.
Jedem der Kolben 22 ist zumindest eine Kammer zugeordnet, die sich aufgrund der hin- und hergehenden Linearbewegung der Kolben 22 bis 28 im Volumen periodisch verkleinert und vergrößert.
Dem ersten Kolben 22 ist an einer Stirnseite 84 eine erste Kammer 86 zugeordnet. Dem Kolben 22 ist an einer der Stirnseite 84 entgegengesetzt angeordneten Stirnseite 88 eine zweite Kammer 90 zugeordnet. Dem dritten Kolben 26 ist an einer der Stirnseite 84 des ersten Kolbens 22 zugewandten Stirnseite 92 wiederum die Kammer 86 zugeordnet, so daß die Kammer 86 beiden Kolben 22 und 26 gemeinsam zugeordnet ist. An einer der Stirnseite 92 abgewandten Stirnseite 94 ist dem Kolben 26 eine weitere Kammer 96 zugeordnet. Aufgrund der gegensinnig gerichteten Linearbewegung der Kolben 22 und 26 relativ zueinander verkleinern sich die Volumina der Kammern 90 und 96, wenn sich das Volumen der Kammer 86 vergrößert und umgekehrt.
In entsprechender Weise sind den Kolben 24 und 28 Kammern 98, 100 und 102 zugeordnet, die bezüglich der Kammern 86, 90 und 96 in bezug auf die Längsmittelachse 20 um 180° versetzt angeordnet sind.
Die Kammern 86 und 98 sind durch den Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 voneinander vollständig getrennt. Die Kammer 86 ist von den Kammern 90 und 96 mittels einer Dichtung 104, die den Kolben 22 gegen die Gehäuseinnenwand 18 sowie gegen den Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 hin abdichtet, und eine Dichtung 106, die den Kolben 26 gegen die Gehäuseinnenwand 18 und den Mittelabschnitt 68 des Rotors 62 hin abdichtet, vollständig getrennt.
In entsprechender Weise ist die Kammer 98 von den Kammern 100 und 102 über Dichtungen 108 und 110 an den Kolben 24 bzw. 28 vollständig getrennt.
Dagegen kommunizieren die Kammern 90 und 100 über das Langloch 70 miteinander, und auch die Kammern 96 und 102 kommunizieren über das Langloch 72 miteinander, was jedoch auch gemäß einer später zu beschreibenden Ausführungsform dahingehend abgeändert sein kann, daß die Kammern 90 und 100 bzw. 96 und 102 nicht miteinander kommunizieren. Wie bereits oben erwähnt, können die Langlöcher 70 und 72 auch anders geformt sein oder der Mittelabschnitt 68 kann an diesen Stellen fehlen, wodurch die Kammern 90 und 100 sowie 96 und 102 ebenfalls miteinander kommunizieren und jeweils ein doppeltes Gesamtvolumen bilden.
In dem in Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Kammern 86 und 98 als Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß, und die Kammern 90, 100 bzw. 96, 102 dienen als Vordruckkammern zum Erzeugen eines Vordruckes, mit dem die Arbeitskammern 86 und 98 beaufschlagt werden können.
Zu diesem Zweck sind die Kammern 90 und 100 über eine Öffnung 104 in dem Gehäuse 12 und eine Verbindungsleitung 106 mit den Kammern 86 bzw. 98 verbunden, je nach dem, welche der Kammern 86 oder 98 gerade bei der Umlaufbewegung der Kolben 22 bis 28 um die Längsmittelachse 20 einer Einlaßöffnung 108 gegenüberstehen. In der Einlaßöffnung 108 ist ein Ventil 110 angeordnet, das als steuerbares Ventil, insbesondere Magnetventil, 112 ausgebildet ist. Die Kammern 96 und 102 stehen entsprechend über eine Öffnung 114 und eine Verbindungsleitung 116 unter Zwischenschaltung des Ventils 110 mit der Einlaßöffnung 108 in Verbindung.
Den als Arbeitskammern dienenden Kammern 86 und 98 ist insgesamt eine Zündkerze 118 zur Abgabe von Zündfunken sowie eine Einspritzdüse 120 zum Einspritzen eines Kraftstoffes, bspw. Benzin, Diesel oder Biodiesel, zugeordnet.
Gemäß Fig. 7a) bis d) ist in dem Gehäuse den Kammern 86 und 98 noch eine Auslaßöffnung 122 zum Ausstoßen des verbrannten Brennstoff-/Luftgemisches zugeordnet.
Den als Vordruckkammern dienenden Kammern 96 und 102 ist gemäß Figuren 8a) bis d) weiterhin eine gemeinsame Ansaugöffnung 124 zugeordnet, wobei den ebenfalls als Vordruckkammern dienenden Kammern 90 und 100 eine nicht näher dargestellte entsprechende Ansaugöffnung im Gehäuse 12 zugeordnet ist.
Nachfolgend wird nun die Funktion der Rotationskolbenmaschine 10 anhand der Figuren 6 bis 8 näher beschrieben.
In Figuren 6a), 7a) und 8a) ist die Rotationskolbenmaschine in einer ersten Betriebsstellung dargestellt, die der Betriebsstellung in Fig. 3 bzw. Fig. 4 entspricht. In der Kammer 86 wird gerade über die Zündkerze 118 das Brennstoff-Luftgemisch, das maximal verdichtet ist, gezündet. Aus der Kammer 98 wurde gerade verbranntes Brennstoff-Luftgemisch vollständig ausgestoßen. Die als Vordruckkammern dienenden Kammern 96, 102 wurde durch die Ansaugöffnung 124, in der ein entsprechendes Ventil, vorzugsweise ein selbsttätiges Ventil, bspw. ein Flatterventil angeordnet sein kann, vollständig mit Luft gefüllt. Ebenso wurden die als Vordruckkammern dienenden Kammern 90 und 100 die eine entsprechende Ansaugöffnung vollständig mit Frischluft gefüllt.
Ausgehend von Figuren 6a), 7a) und 8a) laufen die Kolben 22 bis 28 im Uhrzeigersinn um die Längsmittelachse 20 zusammen mit dem Rotor 62 um und haben sich zu der Betriebsstellung in Fig. 6b), 7b) und 8b) (vgl. Fig. 1) um etwa 45° gedreht. Das in der Kammer 86 zuvor gezündete Brennstoff-/Luftgemisch expandiert nun in der sich im Volumen vergrößernden Kammer 86, während in die Kammer 98 von den Vordruckkammern 90, 100 bzw. 96, 102, die sich im Volumen verkleinern und dadurch die zuvor eingeführte Frischluft verdichten, Frischluft hineingedrückt wird. Wie in Fig. 6b) dargestellt, ist das Ventil 110 geöffnet, um die aus den als Vordruckkammern dienenden Kammern 90, 100 bzw. 96, 102 vorkomprimierte Frischluft in die Kammer 98 einzulassen. Da das maximale Volumen der Kammern 90, 96, 100, 102 zusammen größer ist als das maximale Volumen der Kammer 98, nämlich etwa viermal so groß, tritt eine (Vor-)Komprimierung der in die Kammer 98 hineingedrückten Luft auf.
Die Kolben 22 und 24 bewegen sich währenddessen gemäß einem Pfeil 126 parallel zur Längsmittelachse 22, und die Kolben 26 und 28 bewegen sich in entgegengesetzter Richtung gemäß einem Pfeil 128 parallel zur Längsmittelachse 20. Die Längsbewegung der Kolben 22, 24 bzw. 26, 28 wird durch die Steuermechanismen 40 bzw. 58 vermittelt. Nach einer weiteren Drehung der Kolben 22 bis 28 um 45° um die Längsmittelachse 20 wird die in Figuren 6c), 7c) und 8c) (vgl. Fig. 2) dargestellte Betriebsstellung erreicht, in der die Kammer 98 ihr maximales Volumen erreicht hat und mit vorkomprimierter Frischluft gefüllt ist, während die in der Zeichnung nicht sichtbare gegenüberliegende Kammer 86 nach vollständigem Expandieren des zuvor gezündeten Brennstoff-/Luftgemisches e- benfalls ihr größtes Volumen einnimmt. Demgegenüber besitzen die Kammern 90, 100 bzw. 96, 102 nun ihr minimales Volumen.
Durch eine weitere Drehung der Kolben 22 bis 28 um 45° wird die in Figuren 6d), 7d) und 8d) erreichte Betriebsstellung erreicht, in der nun die zuvor in die Kammer 98 eingelassene Frischluft kontinuierlich weiter verdichtet wird, indem sich die Kolben 24, 28 gemäß Pfeilen 130 und 132 in gegensinniger Richtung wieder aufeinander zu bewegen. In der in Figuren 6d), 7d) und 8d) nicht sichtbaren Kammer 86, die sich nunmehr ebenfalls im Volumen wieder verringert, weil sich die Kolben 22 und 26 ebenfalls gemäß den Pfeilen 130, 132 aufeinander zu bewegen, wird nun das vollständig expandierte Brennstoff-Luftgemisch durch Verringerung des Volumens der Kammer 86 aus der Auslaßöffnung 122 ausgestoßen. In die Kammern 90, 100 bzw. 96, 102, die sich nunmehr im Volumen wieder vergrößern, wird entsprechend Frischluft von außen angesaugt.
Nach einer weiteren Drehung der Kolben 22 bis 28 um 45° ausgehend von Figuren 6d) , 7d) und 8d) wird wieder der in Figuren 6a), 7a) und 8a) dargestellte Zustand erreicht, wobei jedoch nunmehr die Kolben 24 und 28 "oben" und die Kolben 22 und 26 "unten" liegen. Mit anderen Worten haben die Kolben 22 bis 28 bis dahin insgesamt eine Drehung um 180° um die Längsmittelach- se 20 vollzogen, und dabei wurden die vier Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Expandierens und Ausstoßens einmal durchlaufen. Dementsprechend werden bei einer vollen Umdrehung der Kolben 22 bis 28 um 360° um die Längsmittelachse 20 zwei volle Arbeitszyklen vollendet.
In Figuren 9a) und b) , 10a) und b) und 11a) und b) ist ein gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel geringfügig abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Rotationskolbenmaschine 10' dargestellt, das sich von der Rotationskolbenmaschine 10 durch die folgenden Merkmale unterscheidet.
Die den Kolben 22' und 24' zugeordneten Kammern 90' und 100', die wiederum als Vordruckkammern zur Beaufschlagung der Kammern 86' bzw. 98' mit einem in den Kammern 90' und 100' erzeugten Vordruck dienen, und wobei die Kammern 90' und 100' wiederum miteinander kommunizieren, sind nicht über gehäuseaußenseitige Leitungen mit der Kammer 86' bzw. 98' verbunden, sondern direkt über die Kolben 22' und 24'. Zu diesem Zweck sind die Kolben 22' und 24' hohlförmig ausgebildet, und in den Kolben 22' und 24' ist jeweils ein Ventil 138 angeordnet, das als selbsttätiges Ventil, vorzugsweise als Flatterventil, ausgebildet ist.
Entsprechend sind die den Kolben 26" und 28' zugeordneten Kammern 96' und 102', die ebenfalls miteinander kommunizieren, direkt mit den Kammern 86' und 98' über in den Kolben 26' und 28' vorhandene Ventile 140 mit den Kammern 86' und 98' verbunden.
Während die Ventile 138, 140 in Fig. 9a) in ihrer Schließstellung gezeigt sind, wobei sich die Kolben 22' bis 28' in ihrer maximal zur Mitte des Gehäuses 12' hin verschobenen Position bewegen, sind die Ventile 138 und 140 in Fig. 9b) in ihrer Offenstellung gezeigt, wenn sich die Kolben 22' bis 28' gegensinnig auseinander bewegen und sich die Kammern 90', 100* sowie 96' und 102' in ihrem Volumen verkleinern. Auf diese Weise kann die zur Ansaugung bereitstehende Kammer 98' zwischen den Kolben 24' und 28' mit vorkomprimierter Luft aus den Kammern 90', 100' sowie 96' und 102' beaufschlagt werden.
In Figuren 12a) - d) bis 15a) - d) ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10' * versehenen Rotationskolbenmaschine dargestellt, das sich gegenüber der Rotationskolbenmaschine 10 durch folgende Merkmale unterscheidet.
Die Rotationskolbenmaschine 10'' weist wiederum vier Kolben 22'' bis 28'' auf, denen Kammern 86'', 90'', 96'', 98'', 100'' und 102'' zugeordnet sind. Im Unterschied zu der Rotationskolbenmaschine 10 und auch zu der Rotationskolbenmaschine 10' dienen die Kammern 90'', 96'', 100' ' und 102'' jedoch nicht als Vordruckkammern, sondern wie die Kammern 86'' und 98' ' ebenfalls als Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß.
Im weiteren Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbei- spielen kommunizieren die Kammern 90'' und 100"' nicht miteinander, sondern sind über den Mittelabschnitt 68'' des Rotors 62' ' vollkommen voneinander separiert. Ebenso sind die Kammern 96'' und 102'" über den Mittelabschnitt 68'' des Rotors 62 ' ' vollständig voneinander separiert und dienen ebenfalls als Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß. Den Kammern 90'' und 100'' sind entsprechend ein Einlaßkanal 142 für Frischluft und ein Auslaßkanal 144 zum Ausstoßen des verbrannten Brennstoff-Luftgemisches zugeordnet. Des weiteren sind den Kammern 90'' und 100'' gemeinsam eine weitere Zündkerze 146 und eine weitere Einspritzdüse 148 zugeordnet. Der Einlaßkanal 142, der Auslaßkanal 144, die Zündkerze 146 sowie die Einspritzdüse 148 sind in bezug auf den entsprechenden Einlaßkanal 108'', Auslaßkanal 122"', der Zündkerze 118'' und der Einspritzdüse 120'', die den Kammern 86'' und 98'' zugeordnet sind, um 90° um die Längsmittelachse 20'' versetzt angeordnet.
In gleicher Weise sind den Kammern 96 ' ' und 102'' ein weiterer Einlaßkanal 150, Auslaßkanal 152, eine Zündkerze 154 und eine Einspritzdüse 156 zugeordnet, die sich auf derselben Umfangspo- sition befinden wie der Einlaßkanal 142, der Auslaßkanal 144, die Zündkerze 146 und die Einspritzdüse 148, die den Kammern 90'' und 100'' zugeordnet sind.
In dieser Bauweise wird mittels der Rotationskolbenmaschine 10'' ein Sechs-Zylinder-Motor nachgebildet, wobei die Arbeitstakte des Einlassens, Verdichtens, Expandierens und .Ausstoßens in den Kammern 90'', 100'' sowie 96'', 102 ' ' gegenüber den entsprechenden Arbeitstakten in den Kammern 86'' und 98'' um 90° versetzt sind.
In den Figuren 12a) - d) bis 15a) - d) sind vier Betriebsstellungen der Rotationskolbenmaschine 10'' dargestellt, in denen sich die Kolben 22'' bis 28'' insgesamt um 135° um die Längsmittelachse 20'" bewegt haben. Bei einem vollen Umlauf der Kolben 22'' bis 28"' über 360° um die Längsmittelachse 20' ' werden in den Kammern 86'' und 98'' jeweils ein voller Arbeitszyklus durchgeführt, ebenso jeweils in den Kammern 90'' und 100'' sowie 96'' und 102'', so daß insgesamt bei einem vollen Umlauf sechs vollständige Arbeitszyklen in der Rotationskolbenmaschine 10' ' ablaufen.
Es versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung weitere Modifikationen der Rotationskolbenmaschine 10, 10' bzw. 10'' möglich sind.
Bspw. ist es denkbar, in der Rotationskolbenmaschine 10 lediglich die Kolben 22 und 24 als Doppelkolben vorzusehen, während die Kolben 26 und 28 weggelassen sein können. In diesem Fall wäre allerdings die Linearbewegung der Kolben 22 und 24 nicht massenausgeglichen. Andererseits können auch nur der Kolben 22 und der Kolben 28 vorgesehen sein, während die Kolben 24 und 26 weggelassen würden und in dem Rotor 62 entsprechende Querwände zur Begrenzung der Kammern 86 und 98 vorgesehen sind. Eine solche Anordnung würde wiederum zu einer massenausgeglichenen Konfiguration auch hinsichtlich der Linearbewegung der Kolben 22 und 28 führen.

Claims

Patentansprüche
Rotationskolbenmaschine, mit einem Gehäuse (112; 168), das eine zylindrische Gehäuseinnenwand (18) aufweist, mit zumindest einem in dem Gehäuse (112; 168) angeordneten Kolben (22-28; 162, 164), der um eine Längsmittelachse (20; 166) des Gehäuses (12; 168) umlaufen kann, und dabei durch einen Steuermechanismus (40, 58; 170, 172) eine hin- und hergehende Linearbewegung ausführt, die dazu dient, zumindest eine dem Kolben (22-28; 162, 164) zugeordnete Kammer (86, 90, 96, 98, 100, 102; 192, 194, 196) periodisch zu vergrößern und zu verkleinern, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearbewegung des zumindest einen Kolbens (22-2δ; 162, 164) parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses (12; 168) erfolgt.
Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) in bezug auf die L ngsmittelachse (20) des Gehäuses (12) außermittig angeordnet ist und in dem Gehäuse (12) zumindest ein weiterer um die Längsmittelachse umlaufender Kolben (24, 28) angeordnet ist, der in bezug auf die Längsmittelachse (20) des Gehäuses (12) auf der dem ersten Kolben (22) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kolben (24) dem ersten Kolben (22) axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet ist.
Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kolben (24) mit dem ersten Kolben (22) fest verbunden ist.
Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kolben (162, 164) mittig um die Längsmittelachse (166) angeordnet ist und um eine mit der Längsmittelachse (166) zusammenfallende Kolbenmittelachse in dem Gehäuse (168) umläuft.
Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (12; 168) zumindest ein weiterer um die Längsmittelachse (20; 166) umlaufender Kolben (26; 164) angeordnet ist, der in geradliniger Verlängerung des ersten Kolbens (22; 162) an-« geordnet ist.
Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Kammer (86; 194) durch den Raum zwischen einander zugewandten Stirnseiten des ersten Kolbens (22; 162) und des weiteren Kolbens (26; 164) gebildet wird.
Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearbewegung des weiteren Kolbens (26; 164) der Linearbewegung des ersten Kolbens (22; 162) entgegengesetzt gerichtet ist.
Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse zumindest vier Kolben (22-28) angeordnet sind, von denen jeweils zwei Kolben (22, 24; 26, 28) in bezug auf die Längsmittelachse (20) des Gehäuses (12) einander axial auf gleicher Höhe gegenüberliegend angeordnet sind, und jeweils zwei Kolben (22, 26; 24, 28) in geradliniger Verlängerung zueinander angeordnet sind.
10. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermechanismus (40, 58; 170, 172) zumindest ein an dem zumindest einen Kolben (22-28; 162, 164) angeordnetes Führungsglied (42; 174, 176) und zumindest eine in der Gehäuseinnenwand (18) ausgebildete Steuerkurve (44, 60; 178), entlang der das Führungsglied (42; 174, 176) läuft, umfaßt.
11. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4 oder 6 bis 9 und nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Kolben (22) und dem weiteren auf axial gleicher Höhe gegenüberliegenden Kolben (24) jeweils ein Führungsglied (42) angeordnet ist, wobei beide Führungsglieder (42) entlang derselben Steuerkurve (44) laufen.
12. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gehäuseinnenwand (18) zugewandte Seite des zumindest einen Kolbens (22-28) im Querschnitt in Form eines Teilkreises ausgebildet ist, der sich über einen Kreiswinkel von vorzugsweise etwa 90° erstreckt.
13. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kolben (22-28; 162, 164) durch einen um die Längsmittel- achse (20; 166) gemeinsam mit dem zumindest einen Kolben (22-28; 162, 164) umlaufenden Rotor (62; 182), der axial unbeweglich ist, in seiner Linearbewegung geführt ist.
14. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (182) als Hülse oder als Achse ausgebildet ist.
15. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (62) einen auf der Längsmittelachse (20) des Gehäuses (12) liegenden Mittelabschnitt (68) aufweist, der die dem ersten Kolben (22) zugeordnete Kammer (86) von der dem weiteren in bezug auf die Längsmittelachse (20) gegenüberliegenden Koiben (24) zugeordneten Kammer (98) trennt.
16. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Stirnseiten des zumindest einen Kolbens (22-28) jeweils eine Kammer (86, 90, 96, 98, 100, 102) zugeordnet ist, die sich gegensinnig zueinander verkleinern und vergrößern, wobei die eine Kammer (86, 98) als Arbeitskämmer für einen Carnot- Kreisprozeß und die andere Kammer (90, 96, 100, 102) als Vordruckkammer zum Erzeugen eines Vordrucks dient, um die Arbeitskammer (86, 98) mit einem Vordruck zu beaufschlagen.
17. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (68) des Rotors (62) auf Seiten der als Vordruckkammer dienenden Kammern (90, 96; 100, 102) fehlt oder so ausgebildet ist, daß je- weils zwei der als Vordruckkammer dienenden Kammern (90, 100; 96, 102) miteinander kommunizieren.
18. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordruckkammer mit der Arbeitskammer über eine gehäuseaußenseitige Verbindungsleitung (106, 116) verbunden ist, in der vorzugsweise ein Ventil (110), insbesondere ein steuerbares Ventil (112), angeordnet ist.
19. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordruckkammer mit der Arbeitskammer direkt durch den Kolben (22-28) hindurch verbunden ist, wobei in dem Kolben (22-28) zumindest ein Ventil (138, 140), vorzugsweise ein selbsttätiges Ventil, angeordnet ist.
20. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Stirnseiten des zumindest einen Kolbens (22-28; 162 164) jeweils eine Kammer (86, 90, 96, 98, 100, 102; 192, 194, 196) zugeordnet ist, die sich gegensinnig zueinander verkleinern und vergrößern, wobei beide Kammern (86, 90, 96, 98, 100, 102; 192, 194, 196) als Arbeitskammern für einen Carnot-Kreisprozeß dienen.
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