WO2015173255A1 - Kolbenmaschine mit kühlung - Google Patents

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WO2015173255A1
WO2015173255A1 PCT/EP2015/060500 EP2015060500W WO2015173255A1 WO 2015173255 A1 WO2015173255 A1 WO 2015173255A1 EP 2015060500 W EP2015060500 W EP 2015060500W WO 2015173255 A1 WO2015173255 A1 WO 2015173255A1
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piston
wall
cooling
chamber
opening
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PCT/EP2015/060500
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Manfred Max Rapp
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Manfred Max Rapp
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the application relates to a piston engine having a housing with a chamber having a substantially circular sector-shaped cross section, a pivotable and arranged in the housing piston having a first working surface, wherein the housing and the piston defining at least a first variable working chamber, Having a connected to the piston drive or output and arranged in the working chamber Ausiass for discharging a working flood.
  • Piston machines of the type mentioned above which are used as working machines in the form of piston pumps and reciprocating compressors or as engines in the form of internal combustion engines, compressed gas engines or hydraulic motors for the implementation of the working space generated pressure in motion, are known from the prior art.
  • a piston machine disclosed which has a designed as a double pivot plate piston. The arranged in an approximately circular sector-shaped piston is pivotally mounted by means of a rotary cylinder formed on this and divides the housing into two separate, each with on and
  • Exhaust valves provided working chambers.
  • a piston machine is also disclosed.
  • the piston engine is equipped with two pistons designed as double pivot plates.
  • a housing of the piston engine is formed of two or more each circular cylinder segment-shaped, but rotated by 180 degrees, integrally joined together, forming a common cavity housing parts associated with each housing part, respectively synchronously driven in the opposite direction parallel pistons arranged with the respective adjacent oblique side wall each defining an outer working chamber and between the double piston plates each having an inner working chamber with formed in a rear wall of the housing in the amount of an imaginary dividing line between the adjacent housing parts formed third and fourth inlet and outlet valves.
  • the invention has for its object to further develop a Koibenmaschine of the type mentioned so that it can be operated with greater effectiveness.
  • the object is achieved with a trained according to the features of the main claim piston engine.
  • Advantageous further developments of the application are the subject of the subclaims and the exemplary embodiments.
  • the piston engine comprises a housing having a chamber which has a substantially circular sector-shaped cross section, and a pivotable and arranged in the housing piston having a first working surface, wherein the housing and the piston defining at least a first variable working chamber. Furthermore, the piston engine comprises a drive or output connected to the piston and an outlet arranged in the working chamber for discharging a working fluid.
  • the housing has in at least one housing wall a Kühtö réelle to the chamber at least for convective cooling of a the first working surface opposite side of the piston by means of a cooling fluid. Through the cooling opening, a cooling fluid can be introduced into the chamber, whereby the temperature of the piston and / or the working fluid and / or the housing and / or the chamber can be reduced.
  • variable working chamber is typically reduced by the cooling opening.
  • the piston engine can be operated by cooling with greater effectiveness.
  • further surfaces of the piston and one or more housing walls or parts of the chamber can be intensively cooled.
  • the chamber is bounded by a circular arc in cross-section wall.
  • the circular-arc-shaped wall is referred to as "arcuate wall.”
  • the cooling hole may be provided in the arcuate wall.
  • the chamber can be flushed by a cooling fluid through the opening in the arcuate wall, whereby effective cooling of the chamber can take place
  • hot re-expansion gases can be removed by flushing with the cooling fluid from the chamber, thereby further increasing the efficiency of the reciprocating engine.
  • a swivel angle ⁇ cf. e.g. Angle in Figures 1-6) of the piston can define the maximum deflection of a pivotal movement of the piston from a dead center to the next dead center.
  • the pivoting angle is ⁇ 90 °, typically ⁇ 60 °.
  • the pivoting angle is greater than 40 °.
  • different swing angles can be used. Especially for
  • Metering pumps can also be used smaller swivel angle, for example 10 °.
  • a center angle in a circle is given by the ratio of a circular arc to the radius r of the associated circle.
  • the opening in the circular-arc-shaped wall is defined by a first center point angle (cf., for example, angle ⁇ in FIG. 2). which is at most as large as the pivot angle (a) of the piston.
  • the circular arc-shaped wall defines a second center angle (cf., for example, angle V in FIG. 6), which is for example at most as large as the pivoting angle.
  • the second center angle is less than 50% of the swivel angle.
  • a piston side facing the circular-arc-shaped wall is preferably circular-arc-shaped in a cross-section and may define a third center-point angle (cf., for example, angle ⁇ in FIG. 10).
  • the second center angle (y) of the arcuate wall is, for example, exactly the same as the third center angle (6) of the piston side.
  • the second midpoint angle can also be smaller or larger than the third midpoint angle !.
  • the first midpoint angle ( ⁇ ) may be greater than or less than or equal to the second (y) and / or third midpoint angle ( ⁇ ).
  • Wall can thus be varied and tuned, depending on how much cooling is needed or depending on how large a delivery or working volume of the reciprocating engine should be.
  • the piston is pivotable about a pivot axis.
  • Pivot axis here can define an axial direction. Perpendicular to the axial direction and perpendicular to the pivoting direction, a radial direction can be defined. It can e.g. be provided that the opening in the circular arc-shaped wall extends over an entire axial extent of the circular arc-shaped wall.
  • pivotal movement of the piston defines a pivot plane.
  • the chamber is preferably bounded by a front wall and a rear wall, wherein the front wall and the rear wall may be formed parallel to the pivoting plane. It can be provided that the
  • Cooling opening in the front wall and / or in the rear wall is formed. With this configuration, a cooling can be achieved in a similar manner, as in the above-described embodiment of the cooling opening in the circular arc-shaped wall.
  • the cooling opening in the rear wall and / or front wall extends for example over an entire radial extent of
  • the input or output typically includes at least one crankshaft with a crankpin.
  • the crank pin engages, for example, in a connecting rod eye of a connecting rod connected to the piston or in a guide groove of a connecting rod loop fixedly connected to the piston.
  • a person skilled in the art is aware that there are many possibilities for the design of the drive or the output.
  • a speed of the crankshaft is typically more than 1500 min.
  • the speed may even be up to 8000 min -1 or more
  • the working area of the piston is typically the area of the piston through which work is performed or it may be further provided that the piston is on a side opposite the first working surface a second working surface and the piston and the housing defining a second variable working chamber with a second outlet valve disposed therein, the cooling opening the first working chamber of the second
  • Working chamber separates or lies at least on a dividing line between the first working chamber and the second working chamber. Work can then be done alternately from the first work surface and from the second work surface, depending on which variable working chamber is currently closed and opened.
  • the convective cooling by means of the cooling fluid then usually takes place at least on the respective opposite side of the working surface of the piston.
  • the cooling opening is preferably in the arcuate wall, e.g. in the middle of the arcuate wall, and / or in the front wall and / or in the back wall.
  • the two work chambers are typically during a complete
  • Swivel movement or one revolution of the crankshaft of 360 ° alternately opened and closed.
  • the opened working chamber is e.g. flushed by the cooling fluid, while at the closed working chamber a working fluid can be conveyed or compressed.
  • the said rinsing and cooling process can thus be carried out particularly effectively.
  • the working chamber is open or closed depending on the pivotal position of the piston.
  • the cooling fluid preferably flows into the working chamber and at least convectively cools the side of the piston opposite the working surface and / or flushes it Working chamber.
  • the chamber can furthermore be delimited by a first side wall remote from the first working surface, wherein the cooling opening is provided in the first side wall.
  • the chamber is through one of the first
  • variable working chamber may be limited by the piston, the second side wall, the arcuate, the front wall and the rear wall. If the cooling opening is provided only in the first side wall facing away from the working surface, flushing of the working chamber by means of the cooling fluid thus does not usually take place. Instead, this design allows a permanent convective cooling of the opposite side of the working surface of the piston.
  • the cooling opening in the first side wall may extend over an entire radial and / or axial extent of the side wall. Preferably, the cooling aperture extends even over the entire first sidewall, i. the first side wall is omitted. As a result, the cooling effect can be further increased.
  • Housing walls be completely or partially removed, which although a working volume of the chamber is reduced, but overall the working quality of the piston engine can be improved.
  • the circular arc-shaped wall and / or the front wall and / or the rear wall and / or the said side wall is divided into two by the cooling opening.
  • the cooling opening can be provided in particular in a housing wall, where space is and a good
  • the cooling opening may be formed by various shapes in the housing wall, such as a groove, a circular sector or a circle or other shape. It is also possible to provide a plurality of cooling openings in respective different walls, for example in the circular-arc-shaped wall and / or the front wall and / or the rear wall and / or the side wall. The mentioned cooling openings can be combined with one another, If a plurality of cooling holes are provided, one cooling hole may be formed as the cooling fluid inlet and the other cooling hole may be formed as the cooling fluid outlet. For example, in one embodiment, a cooling opening is formed in each case in the rear wall and in the front wall.
  • the cooling fluid may be introduced into the chamber through the cooling opening of the rear wall or the front wall and may be discharged through the cooling opening of the front wall or the rear wall.
  • the cooling opening may also be provided in each case in the circular-arc-shaped wall and in the rear wall and / or in the front wall.
  • the cooling fluid can be introduced into the chamber, for example through the cooling opening in the circular-arc-shaped wall, and be discharged through the cooling opening in the rear wall and / or in the front wall.
  • Other combinations of cooling openings in each case different housing walls are conceivable in which the cooling fluid is admitted through a cooling opening in the chamber and is discharged through the respective other cooling opening from the chamber.
  • the chamber can be rinsed particularly well in these embodiments by means of the cooling fluid.
  • cooling holes can be different sizes or even divided.
  • the cooling holes may be differently shaped in width and length.
  • cooling fluid or working fluid for example, air, C0 2 or other gases or a liquid such as water can be used. It will be apparent to those skilled in the art that the choice of cooling fluid and working fluid will depend on the particular embodiment of the planing machine.
  • the piston engine can be operated, for example, as a pump, vacuum pump, compressor or motor.
  • a second circular-arc-shaped wall may be attached to the piston, which wall is arranged at a smaller radius than a maximum radial extent of the piston and engages in a passage of a side wall at least in a pivot position of the piston, wherein the kuhiö réelle preferably also is provided in this side wall.
  • the cooling opening forms the inlet for the second circular-arc-shaped wall in cross-section.
  • the in the sidewall provided cooling opening can be seen from the pivot axis above or below the second circular arc-shaped wall.
  • the second circular arc-shaped wall is also cooled by the cooling fluid.
  • a second variable working chamber may then be defined at least by the second arcuate wall, the piston and the side wall.
  • an inlet valve is arranged in the working chamber, at least for introducing the working fluid into the working chamber.
  • the cooling aperture differs from the inlet valve.
  • the Ausiass is designed as Ausiassventil.
  • the cooling aperture differs from the outlet valve. It can thus be arranged in the working chamber, an inlet and an outlet valve, for example in the rear wall, front wall, side wall and / or in the arcuate wall. On the inlet valve but can also be omitted alternatively.
  • the piston for convective cooling on cooling ribs.
  • the cooling fins are located on the opposite side of the working surface of the piston.
  • the piston may further be formed as a hollow body. By cooling fins and / or training as a hollow body, the cooling of the piston can be further improved.
  • a size of the cooling opening is variably controllable or adjustable, preferably by means of a control element arranged in a housing wall, or slide or throttle flap.
  • a size of the opening can be controlled or reduced or increased in order to influence or regulate adeiuft memorisatz.
  • the piston engine can thus be adapted to different power requirements, with the cooling effect being controlled during operation.
  • the variably controllable cooling opening can be mechanical, for example a movement of a camshaft, more or less opened or closed as needed.
  • the variably controllable cooling opening may also be controlled by an electronic control device to vary a size of the cooling opening as needed during operation of the piston machine.
  • a pressure sensor and / or a temperature sensor are provided in the chamber and / or in the piston, which may be connected to the control device and / or an evaluation device.
  • the cooling opening can be more or less opened or closed or its size can be increased or decreased.
  • the cooling port may be closed to increase a delivery volume of the reciprocating engine.
  • the cooling fluid can be sucked through the cooling opening by the movement of the piston.
  • a cooling device preferably a fan or a pump, may be provided for conveying the cooling fluid through the opening of the housing and into the chamber.
  • the cooling can be made even more efficient.
  • a Venturi tube can be provided at the cooling opening, which is able to increase the throughput significantly.
  • each Genzouseteii a piston is assigned. Two adjacent housing parts then define together with their pistons at least one variable working chamber. Further details can be found, for example, in the document DE 10 2010 036 977 B3.
  • a cooling opening may be provided in at least one chamber. However, several or all chambers may also have cooling openings.
  • a compressor piston machine for example, a compression to 10 bar and higher, for example, up to 20 bar, with single-stage compression possible.
  • the piston engine allows oil-free operation, which in particular for use as a vacuum pump, compressor or
  • Fig. 1 is a view of a cross section of a piston engine with a
  • Cooling opening in a circular arc-shaped wall a view of a cross section of a piston engine with a centrally located in the arcuate wall cooling opening; a view of a cross section of a piston engine with a cooling opening in a rear wall; a view of a cross section of a piston engine with a cooling opening, which is provided centrally in the rear wall ⁇ a view of a cross section of a piston engine with a cooling opening in a side wall;
  • FIGS. 7a are identical to FIGS. 7a.
  • FIG. 7c shows a view of a cross section of a piston engine with two pistons arranged in a common housing, wherein in each case the side wall of the housing provided a cooling opening;
  • FIGS. 8a are identical to FIGS. 8a.
  • FIG. 8c is a view of a cross section of a piston engine with two arranged in a common housing piston, wherein in each case a circular arc-shaped wall an opening is provided;
  • 9a-9b is a cross-sectional view of two reciprocating engines each having two pistons arranged in a common housing, with a cooling port provided in each side wall and in each arcuate wall;
  • FIG. 10 is a view of a cross section of a piston engine according to the
  • FIGS. IIa are identical to FIGS. IIa.
  • FIG. IIb is a cross-sectional view of another prior art reciprocating engine
  • FIG. 12 is a side view of a cross section of the piston machine shown in FIG. 11 with a drive.
  • FIG. 10 shows a piston machine according to the prior art of DE 10 2008 040 574 A1, which is made part of the present application.
  • the Koibenmaschine includes a housing 1, which includes a chamber 2, a bearing housing 3 and a crankcase 4.
  • the chamber 2 has a circular sector-shaped cross-section and is formed according to the shape of a cylinder sector by two at an angle ⁇ of about 53 ° to each other side walls 5, 6 a front end wall ⁇ not shown) and a rear end wall 7 and a circular cross-section.
  • arcuate wall 8 and a Drehzyiinder 9 limited.
  • a partially filled with an oil sump 12 crankcase 4 is provided.
  • the bearing housing 3 which is about an axis of rotation
  • the chamber 2 is hermetically sealed with respect to the crankcase 4, for example with sealing strips 13 integrated in the bearing housing 3.
  • the connecting rod 16 has a guide groove 17 which extends over its entire length and into which a crank pin 18 of a crankshaft 19 rotatably mounted in the crankcase 4 engages.
  • the typically formed as a hollow body piston 15 is located in the working chamber 2 and is sealingly with an upper edge 28 on an inner surface of the curved circular arc-shaped wall 8 at.
  • the upper edge 28 of the piston 15 is circular arc in cross section and is defined by a center angle ⁇ of about 8 °.
  • inlet valves 22, 24 and exhaust valves 23, 25 are respectively formed.
  • a pivotal movement of the piston 15 defines a pivot plane, the rear end wall 7 and the front
  • Front wall are parallel to the pivoting plane.
  • the above-described reciprocating engine can operate as a piston pump or a reciprocating compressor as follows, but also as an internal or external combustion engine not described here.
  • a crankpin 18 moving on a crank radius 11 slides in a guide groove 17 of a connecting rod 16. This transmits a pivoting movement on the
  • Piston 15 In a pivoting movement of the piston 15 from the position shown in FIG. 10 on the left side wall 5 of the chamber 2 to the right side wall 6, the left inlet valve 22 and the right outlet valve 25 are opened, while the left outlet valve 23 and the right Inlet valve 24 are closed. A previously aspirated fluid is thus expelled from the chamber 2 via the right outlet valve 25.
  • the left Einiassventil 22 On the other hand is about the left Einiassventil 22 a working fluid sucked, which is ejected on further rotation of the crankshaft 19 with the left inlet valve closed 22 and open left Auslassventii 23 again, while on the right side fluid is sucked in via inlet valve 24th
  • the piston 15 thus operates as a double piston with two working surfaces 29 and 30, the two pivotal movements, that is, from the left dead center on the left side wall 5 to the right dead center on the right side wall 6 and back performs at a revolution of the crankshaft 19.
  • the oil sump 12 takes over the lubrication of the crank mechanism, that is, the guide groove 17 and the sliding in this crank pin 18, which may be formed, moreover, with rolling bearings and sliding blocks.
  • the guide groove 17 may also be arranged in the piston 15. This makes a very compact design possible.
  • crank pin 18 of the crankshaft 19 engages in a connecting rod eye of a connecting rod pivotally connected to the piston 15.
  • the drive or output of the piston engine is thus not limited to the illustrated embodiments.
  • Fig. 1 differs from Fig. 10 in that the housing 1 in the circular arc-shaped wall 8 has a cooling opening 51 to the chamber 2, In addition, in contrast to the embodiment of Fig. 10 in the side wall 6 no inlet and outlet valves intended. Through the cooling opening 51 flows a cooling fluid, in the example shown! Air, into the chamber 2 and cools it. In addition, the piston 15 is convectively cooled by the air at least on one of the working surface 30 opposite side 32.
  • the piston machine of Fig. 1 is designed as eg compressor and the cooling by means of the cooling opening is able to increase the efficiency of the compressor.
  • a second cooling opening 51 ' may be provided in the side wall 6.
  • the second cooling opening is formed, for example, as a coolant fluid pass through which the cooling fluid can flow.
  • a flow direction of the cooling fluid is indicated in the figure by means of arrows.
  • Fig. 2 four work cycles. Due to the central design of the cooling opening 52, the working chamber 2 can be alternately rinsed left and right with cooling fluid. Depending on the pivotal position of the piston 15, the working chamber 2 opens or closes the working chamber 2.
  • Wall 8 is shown in FIG. 1 as well as in FIG. 2 by a
  • FIG. 3 differs from FIG. 10 in that a cooling opening 53 is arranged in the rear end wall 7.
  • no inlet and outlet valves are provided in the side wall 6 .
  • the piston 15 has only one working surface 30.
  • the embodiment of FIG. 4 differs from the embodiment of FIG. 10 in that a cooling opening 54 is arranged centrally in the rear end wall 7. As in FIG. 2, the opening 54 is also arranged centrally in this case. While the piston 15 closes the opening 53 of FIG.
  • the piston 15 closes the opening 54 at a central position of the piston 15 in FIG. 4.
  • Both the opening 53 of FIG 3 as well as the opening 54 of Fig. 4 extends over an entire radial extent of the end wall 7 from the bearing housing 3 to the circular arc-shaped wall 8.
  • the opening 53 and 54 in the front end wall (not shown) is provided. It may also be provided only one opening 53 and 54 in the front end wall or in the rear end wall 7.
  • the piston 15 of FIGS. 1 and 3 has only one working surface 30, the piston 15 of FIGS. 2 and 4, in addition to a first work surface 30, a 2-wide work surface 29.
  • the cooling opening 52 and 54 of FIGS. 2 and 4 separates a first working chamber from a second working chamber.
  • the piston machine of FIG. 5 differs from the embodiment of FIG. 10 in that a cooling opening 55 is provided in the side wall 6.
  • a cooling opening 55 is provided in the side wall 6.
  • no inlet and outlet valves are provided in the side wall 6.
  • the piston 15 has only one working surface 30.
  • the cooling opening 55 in the side wall 6 extends over a total radial and axial extent of the side wall 6. That is, in the embodiment of Fig. 5 has been applied to the entire side wall
  • Fig. 6a differs from the embodiment of Fig. 10 in that the side wall 6 is omitted entirely and that, moreover, an opening 51 is provided in the circular arc-shaped wall 8.
  • no inlet and outlet valves are provided and the piston 15 only one
  • FIG. 6a thus represents a hybrid form of FIGS.
  • the circular arc-shaped wall 8 of FIG. 6a defines a second center angle ⁇ of about 25 °, which is smaller than the previously described pivot angle ⁇ of the piston 15.
  • the opening 51 in the arcuate wall 8 is defined by the center angle ⁇ , In Fig. 6a, the angles ß and ⁇ are equal. However, they may differ from each other in other embodiments. So can the
  • Center point angle ß be greater or smaller than the center angle ⁇ .
  • FIG. 6b is a respective cooling opening 52 and 54 in the circular arc-shaped wall 8 and provided in the rear end wall 7.
  • the embodiment of FIG. 6b is thus a hybrid of the embodiments of FIGS. 2 and 4.
  • the cooling opening 54 of the rear end wall 7 does not extend over an entire radial extent of the end wall 7, but approximately up to one third of the radial extent of the end wall 7.
  • the cooling fluid is introduced into the chamber 2 by means of a blower 60 through the cooling opening 52 formed as a cooling fluid inlet in the circular-arc-shaped wall 8. After an effective flushing of the chamber 2, the cooling fluid is subsequently removed from the chamber through the cooling opening 54 in the rear end wall 7 which is designed as a cooling fluid outlet
  • the flow direction of the cooling fluid is indicated by arrows.
  • the chamber 2 can thus be rinsed particularly well in this embodiment by means of the cooling fluid.
  • a cooling opening in the front end wall (not shown) may be provided.
  • a respective cooling opening 54 and 54 ' is provided in the rear end wall 7 and in the front end wall.
  • a project tone of the cooling opening 54 'of the front end wall on the rear end wall 7 is indicated in Figure 6c by dashed lines.
  • cooling fluid is provided by means of an optional blower
  • the cooling fluid is subsequently discharged from the chamber 2 in the rear end wall 7 by the cooling opening 54 'designed as a cooling fluid outlet.
  • the flow direction of the cooling fluid is indicated by an arrow.
  • the chamber 2 can thus be rinsed particularly well in this embodiment by means of the cooling fluid.
  • the flow direction can also be reversed.
  • a blower blows the cooling fluid into the chamber 2 through the cooling opening 54 of the rear end wall. The cooling fluid leaves the chamber 2 after rinsing the
  • variable working chamber is closed or opened depending on the pivotal position of the piston.
  • the piston machine of Fig. 6d differs from the embodiment 10 in that a cooling opening 55 is provided in the side wall 5.
  • a second circular arc-shaped wall 70 is fixed, which is arranged on a smaller radius than a maximum radial extent of the piston 15 and engages in the cooling opening 55 of the side wall 5.
  • the cooling opening 55 which is likewise designed as a passage for the second circular-arc-shaped wall 70, is provided above the second circular-arc-shaped wall 70 when viewed from the pivot axis 14. It can of course also be arranged below the second circular wall 70.
  • a second variable working chamber is defined by the second arcuate wall 70, the piston 15, the side wall 5, the front wall and the rear wall 7 and is sealed off by these walls.
  • FIGS. 1-6d furthermore differ from FIG. 10 in that a size of the cooling openings 51, 51 ', 52, 53, 54 and 55 is in each case arranged by means of a slide 61, 61', 62, 63 arranged in a corresponding housing wall. 64 and 65 is variably controllable or adjustable.
  • the chamber 2 is flush to complete and is each connected to an electronic control device, not shown, which is further connected to the piston 15, non-illustrated pressure sensor and temperature sensor is connected.
  • the control device is designed to control the slide 61, 61 ', 62, 63, 64 and 65 to the
  • the cooling opening 51, 51 ', 52, 53, 54 and 55 for cooling the piston 15 and / or the chamber 2 can be opened or closed or its size can be increased or reduced in size.
  • the cooling holes 51, 51 ', 52, 53, 54, and 55 may be closed or opened to increase a delivery volume of the planing machine.
  • cooling fluid flow rate, pressure and temperature may be affected to increase the efficiency of the piston engine.
  • the slide 61, 6, 62, 63, 64 and 65 can alternatively be actuated by means of a mechanical control device, for example a camshaft, to close or close the cooling opening 51, 51 ', 52, 53, 54, 55 more or less To open.
  • a mechanical control device for example a camshaft
  • a throttle or other control device may be provided.
  • a Venturi tube may be provided on the cooling air inlet opening shown in the figures. To increase the cooling effect may be provided on the outside of the housing cooling fins.
  • FIGS. IIA, IIB and 12 are views of cross-sections of a prior art reciprocating engine of DE 10 2010 036 977 B3, which are also incorporated herein by reference.
  • pistons 101 and 102 are connected to a rotary cylinder 106 rotatably mounted in the housing 103 about a rotation axis 104 via a bearing 105 and each have a guide groove 107 on one end face into which a crankshaft journal 108 with a drive shaft 109 connected crankshaft 110 engages.
  • the guide groove 107 acts as a connecting loop or Kolbenschiaufe, thus an integral part the piston 101 and 102 is.
  • the two operatively connected to the respective piston 101 and 102 crankshafts 110 are, as shown in FIG.
  • the integrally formed housing 103 comprises - indicated by a dashed line X - two, but rotated by 180 °, joined together housing parts 103a, 103b, each with a substantially circular sector-shaped
  • the housing 103 further comprises a
  • the two in each position parallel to each other aligned double piston 101, 102 are in an initial position, as shown in Fig. IIA, on the respective side wall 115, 116 and abut in the disfigurement at the dividing line X almost with a defined gap to each other.
  • inlet valves 18a, 18b and 18c and exhaust valves 19a, 19b and 19c are arranged inlet valves 18a, 18b and 18c.
  • crankshaft Only one crankshaft may be used, with pistons 101 and 102 e.g. be synchronized via a gear.
  • the piston machine thus constructed according to Fig. 11 may be e.g. be operated as a compressor, pump or as a motor.
  • the piston machine described above can also be operated as a compressor or as an expansion engine or as a combination of these.
  • the medium-large working chamber A3 can operate as an expansion engine, while the two outer-small working chambers AI and A2 operate as a compressor or as a pump and are driven by the expansion motor.
  • the working chambers AI, A2 and A3 can each fulfill different functions as a compressor, pump or motor.
  • FIGS. 7A-7C differs from the embodiment of FIG. 11 in that cooling holes 151 are provided in the side walls 15 and 16, the cooling holes 151 in the side walls 115 and 116 extending over a total radial and axial extent Side walls 115 and 116 extend.
  • the pistons 101 and 102 can be cooled by means of a cooling fluid at least convectively on each side of the piston opposite the working surface of the piston.
  • FIGS. 7a to 7c are similar to the embodiment of FIG. 5. Instead of two cooling openings 151, as in FIGS
  • FIGS. 7a-c can also be seen in only one of the side walls 115 and 116, a cooling port 151 may be provided. In that case, only one piston 101, 102 is cooled.
  • FIGS. 8A-8C differs from the embodiment of FIG. 11 in that two cooling openings 152 are provided in the circular-arc-shaped wall.
  • the embodiment of FIG. 8 also includes three working chambers AI, A2 and A3.
  • a particularly good cooling effect can be achieved in the working chamber A3, since the cooling holes 152 are arranged opposite one another.
  • a cooling fluid for example air, can thus be used e.g. flow in and out of one side to the other, which is indicated in the figure 8 by means of arrows 130 and 131.
  • the working chambers AI, A2 and A3 and the pistons 101 and 102 can thus be cooled at least convectively by means of a cooling fluid.
  • the cooling opening 152 is just as large as an upper edge 140 of the pistons 101 and 102.
  • the cooling opening 152 is just as large as an upper edge 140 of the pistons 101 and 102.
  • 152 may also be smaller or larger than the upper edge 140 of the pistons 101 and 102.
  • Fig. 8b there is thus a pivotal position in which all working chambers AI, A2 and A3 are closed.
  • working chambers AI and A2 are opened, while in the pivot position of Fig. 8a, the working chamber A3 is largely open.
  • FIG. 8 the arrangement of the cooling openings 152 in FIG. 8 is similar to the embodiment of FIG. 2. Alternatively, only one cooling opening 152 instead of two cooling openings 152 may be provided here as well.
  • FIGS. 9a and 9b with regard to cooling openings 151 and 152, hybrid forms of FIGS. 7 and 8, in analogy to the embodiment of Fig. 6a.
  • the circular-arc-shaped wall is formed by two parts III 'and 111 "or 112' and 112", which lie radially at different positions. There is a radial gap 140 between the upper edge 140 of the piston and the circular-arc-shaped housing wall 111 'and
  • the radial gap 140 extends in the pivoting direction over a center angle ⁇ and in the axial direction from the housing cover 113 to the housing rear wall 114.
  • the dimensions of the gap 140 can be varied depending on the embodiment in the radial direction, in the axial direction or in the pivoting direction.
  • Fig. 9b is the circular arc-shaped wall 111 "and
  • FIGS. 9a and 9b there is only one working chamber A3.
  • the piston 101 and 102 can be convectively cooled from several sides. A loss of chamber volume is thus in the Fign. 9a and 9b compensated by an increased cooling effect.
  • FIGS. 7-9 furthermore differ from FIG. 11 in that a size of the cooling openings 151 and 152 can be variably controlled or adjusted in each case by means of a slider (not shown) arranged in a corresponding housing wall.
  • the slide is able to close the chamber flush and is in each case connected to an electronic control device, not shown, which is furthermore connected to the pressure sensor and temperature sensor (not shown) arranged in the piston 101 and 102.
  • the control device is configured to control the slide to regulate or change the size of the cooling opening during operation of the reciprocating engine.
  • the cooling apertures 151 and 152 may be more or less opened or closed to cool the piston 101 and 102 and / or the chamber. If the Kotben
  • the cooling holes 151 and 152 may be closed or opened to increase a delivery volume of the reciprocating engine.
  • delivery volume, cooling fluid flow rate, pressure, and temperature may be affected in order to increase the flow rate
  • the slide may alternatively be actuated by means of a mechanical control device, for example a camshaft, to more or less close or open the cooling apertures 151 and 152.
  • a mechanical control device for example a camshaft
  • a throttle valve or other control device may be provided.
  • an optional fan or a cooling device is provided (not shown in Figures 7, 8 and 9 respectively), which air or other cooling fluid into the cooling port 151 and 152 inflates.
  • the blower is also equipped with the aforementioned control device. prevented. The blower is actuated by the control device, in particular, when the slide opens or closes the respective opening 151 and 152. If no cooling device is provided, thedefiuid can be sucked by the movement of the piston through the cooling hole 151 and 152.
  • a Venturi tube may be provided on the cooling air inlet opening shown in the figures. To increase the cooling effect may be provided on the outside of the housing cooling fins.
  • the Ausnaturalu gsformen of Figures 7A to 9B can be extended by further side by side, but rotated by 180 ° to each other arranged housing parts with double piston plates.
  • the drive or output of the piston engine is not limited to the illustrated embodiments of FIGS. 1 to 9B limited. It can e.g. be provided that the crank pin of the crankshaft engages in a connecting rod of a pivotally connected to the piston connecting rod.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Kolbenmaschine, welche umfasst: ein Gehäuse mit einer Kammer, die einen im Wesentlichen kreissektorförmigen Querschnitt aufweist, einen als Schwenkelement ausgebildeten schwenkbaren und in dem Gehäuse angeordneten Kolben mit einer ersten Arbeitsfläche, wobei das Gehäuse und der Kolben mindestens eine erste variable Arbeitskammer definieren, einen mit dem Kolben verbundenen Antrieb oder Abtrieb und einen in der Arbeitskammer angeordneten Auslass zum Auslassen eines Arbeitsfluids. Das Gehäuse weist in mindestens einer Gehäusewand eine Kühlöffnung zur Kammer auf zumindest zur konvektiven Kühlung einer der ersten Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite des Kolbens mittels eines Kühlfluids.

Description

KOLBENMASCHINE MIT KÜHLUNG
Die Anmeldung betrifft eine Kolbenmaschine, welche ein Gehäuse mit einer Kammer, die einen im Wesentlichen kreissektorförmigen Querschnitt aufweist, einen als Schwenkelement ausgebildeten schwenkbaren und in dem Gehäuse angeordneten Kolben mit einer ersten Arbeitsfläche, wobei das Gehäuse und der Kolben mindestens eine erste variable Arbeitskammer definieren, einen mit dem Kolben verbundenen Antrieb oder Abtrieb sowie einen in der Arbeitskammer angeordneten Ausiass zum Auslassen eines Arbeitsflutds aufweist.
Kolbenmaschinen der eingangs erwähnten Art, die als Arbeitsmaschinen in Form von Kolbenpumpen und Kolbenverdichtern oder als Kraftmaschinen in Form von Verbrennungsmotoren, Druckgasmotoren oder Hydraulikmotoren zur Umsetzung von dem Arbeitsraum erzeugten Druck in Bewegung eingesetzt werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist in der DE 10 2008 04 05 74 AI eine Kolbenmaschine offenbart, welche einen als Doppelschwenkplatte ausgebildeten Kolben aufweist. Der in einem etwa kreissektorförmigen Gehäuse angeordnete Kolben ist mittels eines an dieser ausgebildeten Drehzylinders verschwenkbar eingelagert und teilt das Gehäuse in zwei voneinander getrennte, jeweils mit Ein- und
Auslassventilen versehene Arbeitskammern.
In der DE 10 2010 036 977 B3 ist ebenfalls eine Kolbenmaschine offenbart. Die Kolbenmaschine ist mit zwei als Doppelschwenkplatten ausgebildeten Kolben ausgestattet. Ein Gehäuse der Kolbenmaschine ist gebildet aus zwei oder mehreren jeweils kreiszylindersegmentförmigen, jedoch um 180 Grad gedreht, einstückig aneinandergefügten, einen gemeinsamen Hohlraum bildenden Gehäuseteilen mit jedem Gehäuseteil zugeordneten, jeweils in entgegengesetzter Richtung synchron angetriebenen parallel zueinander angeordneten Kolben, die mit der jeweils benachbarten schrägen Seitenwand jeweils eine äußere Arbeitskammer und zwischen den Doppelkolbenplatten jeweils eine innere Arbeitskammer mit in einer Gehäuserückwand in Höhe einer gedachten Trennlinie zwischen den aneinander grenzenden Gehäuseteilen ausgebildeten dritten und vierten Ein- und Auslassventilen definieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koibenmaschine der eingangs erwähnten Art so weiterzuentwickeln, dass sie mit größerer Effektivität betrieben werden kann. Die Aufgabe wird mit einer gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs ausgebildeten Kolbenmaschine gelöst. Zweckmäßige Weiter- bildungen der Anmeldung sind Gegenstand der Unteransprüche und der Ausführungsbeispiele.
Die Kolbenmaschine umfasst ein Gehäuse mit einer Kammer, die einen im Wesentlichen kreissektorförmigen Querschnitt aufweist, sowie einen als Schwenkelement ausgebildeten schwenkbaren und in dem Gehäuse angeordneten Kolben mit einer ersten Arbeitsfläche, wobei das Gehäuse und der Kolben mindestens eine erste variable Arbeitskammer definieren. Weiterhin umfasst die Kolbenmaschine einen mit dem Kolben verbundenen Antrieb oder Abtrieb sowie einem in der Arbeitskammer angeordneten Auslass zum Auslas- sen eines Arbeitsfluids. Das Gehäuse weist in mindestens einer Gehäusewand eine Kühtöffnung zur Kammer auf zumindest zur konvektiven Kühlung einer der ersten Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite des Kolbens mittels eines Kühlfluids. Durch die Kühlöffnung kann ein Kühlfluid in die Kammer eingeführt werden, wodurch die Temperatur des Kolbens und/oder des Arbeitsfluids und/oder des Gehäuses und/oder der Kammer verringert werden kann. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad der Koibenmaschine steigern. Typischerweise wird durch die Kühlöffnung zwar ein Arbeitsvolumen der variablen Arbeitskammer verringert. Die Kolbenmaschine kann jedoch durch Kühlung mit einer größeren Effektivität betrieben werden. Je nach Lage der Kühlöffnung können neben der genannten Fläche des Kolbens z.B. auch weitere Flächen des Kolbens sowie eine oder mehrere Gehäusewände oder Teile der Kammer intensiv gekühlt werden.
In einer Weiterbildung ist die Kammer durch eine im Querschnitt kreisbogenförmige Wand begrenzt. Im Folgenden wird die im Querschnitt kreisbogenförmige Wand mit„kreisbogenförmiger Wand" bezeichnet. Die Kühlöffnung kann beispielsweise in der kreisbogenförmigen Wand vorgesehen sein. Durch die Öffnung in der kreisbogenförmigen Wand kann die Kammer mittels eines Kühlfluids gespült werden, wodurch eine effektive Kühlung der Kammer stattfinden kann. Beispielsweise können heiße Rückexpansionsgase nach Verdichtung in der Kammer durch einen Spülvorgang mittels des Kühlfluids aus der Kammer beseitigt werden. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad der Kolbenmaschine weiter steigern.
Ein Schwenkwinkel {vgl. z.B. Winkel in den Figuren 1-6) des Kolbens kann die maximale Auslenkung einer Schwenkbewegung des Kolbens von einem Totpunkt bis zum nächsten Totpunkt definieren. Vorzugsweise beträgt der Schwenkwinkel < 90°, typischerweise < 60°. Bevorzugt ist der Schwenkwinkel jedoch größer als 40°. Abhängig von den Druckverhältnissen können unterschiedliche Schwenkwinkel zum Einsatz kommen. Insbesondere für
Dosierpumpen können auch kleinere Schwenkwinkel zum Einsatz kommen, beispielsweise 10°.
Typischerweise wird ein Mittelpunktswinkei in einem Kreis durch das Verhältnis eines Kreisbogens zum Radius r des zugehörigen Kreises angegeben. Es kann vorgesehen sein, dass die Öffnung in der kreisbogenförmigen Wand durch einen ersten Mittelpunktswinkei (vgl. z.B. Winkel ß in der Fig. 2) defi- niert ist, welcher höchstens so groß ist wie der Schwenkwinkel (a) des Kolbens. In einer Weiterbildung definiert die kreisbogenförmige Wand einen zweiten Mittelpunktswinkel (vgl. z.B. Winkel V in der Fig, 6), welcher z.B. höchstens so groß ist wie der Schwenkwinke!. Vorzugweise beträgt der zweite Mittelpunktswinkel weniger als 50% des Schwenkwinkels. Eine der kreisbogenförmigen Wand zugewandte Kolbenseite ist bevorzugt in einem Querschnitt kreisbogenförmig und kann einen dritten Mittelpunktswinkel (vgl. z.B. Winkel δ in der Fig. 10) definieren. Der zweite Mittelpunktswinkel (y) der kreisbogenförmigen Wand ist beispielsweise genau so groß wie der dritte Mittelpunktswinkel (6) der Kolbenseite. Der zweite Mittelpunktswinkel kann aber auch kleiner oder größer sein als der dritte Mitteipunktswinke!. Der erste Mittelpunktswinkel (ß) kann größer oder kleiner als oder genauso groß sein wie der genannte zweite (y) und/oder dritte Mittelpunktswinkel (δ). Die Abmessungen der genannten im Querschnitt kreisbogenförmigen Kolbenseite, der kreisbogenförmigen Wand und der Öffnung in der kreisbogenförmigen
Wand können somit variiert und abgestimmt werden, je nachdem wieviel Kühlung benötigt ist oder je nachdem wie groß ein Förder- oder Arbeitsvolumen der Kolbenmaschine sein soll. Typischerweise ist der Kolben um eine Schwenkachse schwenkbar. Die
Schwenkachse kann hierbei eine axiale Richtung definieren. Senkrecht zur axialen Richtung und senkrecht zur Schwenkrichtung kann eine radiale Richtung definiert werden. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Öffnung in der kreisbogenförmigen Wand sich über eine gesamte axiale Ausdehnung der kreisbogenförmigen Wand erstreckt.
In einer Ausführung definiert eine Schwenkbewegung des Kolbens eine Schwenkebene. Die Kammer ist vorzugsweise durch eine Vorderwand und eine Rückwand begrenzt, wobei die Vorderwand und die Rückwand parallel zur Schwenkebene ausgebildet sein können. Es kann vorgesehen sein, dass die
Kühlöffnung in der Vorderwand und/oder in der Rückwand ausgebildet ist. Mit dieser Ausbildung kann in ähnlicher Weise eine Kühlung erreicht werden, wie bei der oben beschriebenen Ausbildung der Kühlöffnung in der kreisbogenförmigen Wand. Die Kühlöffnung in der Rückwand und/oder Vorderwand erstreckt sich beispielsweise über eine gesamte radiale Ausdehnung der
Rückwand und/oder der Vorderwand. Der An- oder Abtrieb umfasst typischerweise zumindest eine Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen. Der Kurbelzapfen greift beispielsweise in ein Pleuelauge einer mit dem Kolben verbundenen Pleuelstange oder in eine Führungsnut einer fest mit dem Kolben verbundenen Pleuelschlaufe ein. Einem Fachmann ist geläufig, dass es viele Möglichkeiten für die Konstruktion des Antriebs oder des Abtriebs gibt. Eine Drehzahl der Kurbelwelle beträgt typischerweise mehr als 1500 min . Die Drehzahl kann sogar bis zu 8000 min"1 oder mehr betragen. Die Arbeitsfläche des Kolbens ist typischerweise die Fläche des Kolbens, durch die oder an der Arbeit geleistet wird. Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Kolben auf einer der ersten Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite eine zweite Arbeitsfläche aufweist und der Kolben und das Gehäuse eine zweite variable Arbeitskammer mit einem darin angeordneten zweiten Auslassventil definieren, wobei die Kühlöffnung die erste Arbeitskammer von der zweiten
Arbeitskammer trennt oder zumindest auf einer Trennlinie zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer liegt. Arbeit kann dann jeweils abwechselnd von der ersten Arbeitsfläche und von der zweiten Arbeitsfläche geleistet werden, je nach dem, welche variable Arbeitskammer gerade geschlossen und geöffnet ist. Die konvektive Kühlung mittels des Kühlfluids findet dann üblicherweise zumindest an der jeweils gegenüberliegenden Seite der Arbeitsfläche des Kolbens statt. Die Kühlöffnung liegt bevorzugt in der kreisbogenförmigen Wand, z.B. in der Mitte der kreisbogenförmigen Wand, und/oder in der Vorderwand und/oder in der Rückwand. Die beiden Arbeitskammern werden typischerweise während einer kompletten
Schwenkbewegung oder einer Umdrehung der Kurbelwelle von 360° abwechselnd geöffnet und geschlossen. Die geöffnete Arbeitskammer wird z.B. mittels des Kühlfluids gespült, während bei der geschlossenen Arbeitskammer ein Arbeitsfluid gefördert oder komprimiert werden kann. Bei dieser Ausbildung der Kolbenmaschine lassen sich der genannte Spül- und Kühlvorgang somit besonders effektiv durchführen.
In einer weiteren Ausbildung ist die Arbeitskammer je nach Schwenklage des Kolbens geöffnet oder geschlossen. Bei geöffneter Arbeitskammer strömt vor- zugsweise das Kühlfluid in die Arbeitskammer und kühlt zumindest konvektiv die der Arbeitsfläche gegenüberliegende Seite des Kolbens und/oder spült die Arbeitskammer.
Die Kammer kann weiterhin durch eine der ersten Arbeitsfläche abgewandte erste Seitenwand begrenzt sein, wobei die Kühlöffnung in der ersten Seiten- wand vorgesehen ist. Typischerweise ist die Kammer durch eine der ersten
Arbeitsfläche zugewandte zweite Seitenwand begrenzt. Ferner kann die variable Arbeitskammer durch den Kolben, die zweite Seitenwand, die kreisbogenförmige, die Vorderwand und die Rückwand begrenzt sein. Falls die Kühlöffnung lediglich in der der Arbeitsfläche abgewandten ersten Seitenwand vorgesehen ist, findet eine Spülung der Arbeitskammer mittels des Kühlfluids somit üblicherweise nicht statt. Stattdessen erlaubt diese Ausbildung eine permanente konvektive Kühlung der der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite des Kolbens. Die Kühlöffnung in der ersten Seitenwand kann sich über eine gesamte radiale und/oder axiale Ausdehnung der Seitenwand erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich die Kühlöffnung sogar über die gesamte erste Seitenwand, d.h. die erste Seitenwand wird weggelassen. Hierdurch kann die Kühlwirkung weiter vergrößert werden.
Zur Bildung der Kühlöffnung im Gehäuse können eine oder mehrere
Gehäusewände ganz oder zum Teil entfernt sein, wodurch zwar ein Arbeitsvolumen der Kammer verringert wird, aber insgesamt die Arbeitsqualität der Kolbenmaschine verbessert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die kreisbogenförmige Wand und/oder die Vorderwand und/oder die Rückwand und/oder die genannte Seitenwand durch die Kühlöffnung zweigeteilt ist/sind. Die Kühlöffnung kann insbesondere in einer Gehäusewand vorgesehen sein, wo Platz ist und eine gute
Durchströmung des Kühlfluids gewährleistet ist. Die Kühlöffnung kann durch verschiedenste Formen in der Gehäusewand ausgebildet sein, wie z.B. eine Nut, einen Kreissektor oder einen Kreis oder eine andere Form. Es können auch mehrere Kühlöffnungen in jeweils verschiedenen Wänden vorgesehen sein, z.B. in der kreisbogenförmigen Wand und/oder der Vorderwand und/oder der Rückwand und/oder der Seitenwand. Die genannten Kühlöffnungen können miteinander kombiniert werden, Falls mehrere Kühlöffnungen vorgesehen sind, kann eine Kühlöffnung als Kühlfluideinlass und die andere Kühlöffnung als Kühlfluidauslass ausgebildet sein. Z.B. ist in einer Ausführung eine Kühlöffnung jeweils in der Rückwand und in der Vorderwand ausgebildet. Das Kühlfluid kann z.B. durch die Kühlöffnung der Rückwand oder der Vorderwand in die Kammer eingelassen werden und durch die Kühlöffnung der Vorderwand oder der Rückwand ausgelassen werden. Weiterhin kann die Kühlöffnung auch jeweils in der kreisbogenförmigen Wand und in der Rückwand und/oder in der Vorderwand vorgesehen sein. Das Kühlfluid kann in dieser Ausbildung z.B. durch die Kühlöffnung in der kreisbogenförmigen Wand in die Kammer eingelassen werden und durch die Kühlöffnung in der Rückwand und/oder in der Vorderwand ausgelassen werden. Auch andere Kombinationen von Kühlöffnungen in jeweils verschiedenen Gehäusewänden sind denkbar, bei denen das Kühlfluid durch eine Kühlöffnung in die Kammer eingelassen wird und durch die jeweils andere Kühlöffnung aus der Kammer ausgelassen wird. Die Kammer kann in diesen Ausführungen besonders gut mittels des Kühlfluids gespült werden.
Falls mehrere Kühlöffnungen vorgesehen sind, können diese verschieden groß oder sogar geteilt sein. Die Kühlöffnungen können anders in der Breite und in der Länge gestaltet sein.
Als Kühlfluid oder Arbeitsfluid können z.B. Luft, C02 oder andere Gase oder eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser verwendet werden. Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass die Wahl des Kühlfluids und des Arbeitsfluids von der jeweiligen Ausführungsform der Koibenmaschine abhängt. Die Kolbenmaschine kann beispielsweise als Pumpe, Vakuumpumpe, Verdichter oder Motor betreibbar sein. in einer weiteren Ausführungsform kann an dem Kolben eine zweite im Querschnitt kreisbogenförmige Wand befestigt sein, welche auf einem kleineren Radius als eine maximale radiale Ausdehnung des Kolbens angeordnet ist und zumindest in einer Schwenklage des Kolbens in einen Durchlass einer Seitenwand eingreift, wobei die Kühiöffnung bevorzugt ebenfalls in dieser Seitenwand vorgesehen ist. In einer Ausführung bildet die Kühlöffnung den Einlass für die zweite im Querschnitt kreisbogenförmige Wand. Die in der Seitenwand vorgesehene Kühlöffnung kann von der Schwenkachse aus gesehen oberhalb oder unterhalb der zweiten kreisbogenförmigen Wand vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die zweite kreisbogenförmige Wand ebenfalls durch das Kühl- fluid gekühlt. Eine zweite variable Arbeitskammer kann dann zumindest durch die zweite bogenförmige Wand, den Kolben und die Seitenwand definiert sein, Mit dieser Ausführung ist beispielsweise eine zweistufige Verdichtung möglich.
In einer weiteren Ausführung ist in der Arbeitskammer ein Einlassventil ange- ordnet zumindest zum Einlassen des Arbeitsfluids in die Arbeitskammer. Typischerweise unterscheidet sich die Kühlöffnung von dem Einlassventil. In einer bevorzugten Ausführung ist der Ausiass als Ausiassventil ausgebildet. Typischerweise unterscheidet sich die Kühlöffnung von dem Auslassventil. Es können somit in der Arbeitskammer ein Einlass- und ein Auslassventil angeordnet sein, beispielsweise in der Rückwand, Vorderwand, Seitenwand und/oder in der kreisbogenförmigen Wand. Auf das Einlassventil kann aber alternativ auch verzichtet werden. Bei geöffneter Kammer wird die Kammer und/oder des Kolbens mittels des Kühlfluids zumindest konvektiv gekühlt und/oder gespült. Bei fortschreitender Schwenkbewegung des Kolbens schließt sich die Kammer anschließend. Das noch in der Kammer verbleibende Kühlfluid kann dann durch das Auslassventil abtransportiert werden.
In einer weiteren Ausbildung weist der Kolben zur konvektiven Kühlung Kühlrippen auf. Vorzugsweise liegen die Kühlrippen auf der der Arbeitsfläche ge- genüberliegenden Seite des Kolbens. Der Kolben kann weiterhin als Hohlkörper ausgebildet sein. Durch die Kühlrippen und/oder die Ausbildung als Hohlkörper kann die Kühlung des Kolbens weiter verbessert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Größe der Kühlöffnung variabel steuerbar oder einstellbar, vorzugsweise mittels eines in einer Gehäusewand angeordneten Regelorgans, oder Schiebers oder Drosselklappe. Hierdurch kann eine Größe der Öffnung gesteuert oder verkleinert oder vergrößert werden, um einen Kühliuftdurchsatz zu beeinflussen oder regulieren. Die Kolbenmaschine kann somit an unterschiedliche Leistungsanforderungen ange- passt werden, wobei die Kühlwirkung während des Betriebs gesteuert werden kann. Die variabel steuerbare Kühlöffnung kann mechanisch, beispielsweise über eine Bewegung einer Nockenwelle, je nach Bedarf mehr oder weniger geöffnet oder geschlossen werden. Die variabel steuerbare Kühlöffnung kann auch durch eine elektronische Steuervorrichtung gesteuert werden, um ein eine Größe der Kühlöffnung je nach Bedarf während des Betriebs der Kol- benmaschine zu variieren. In einer weiteren Ausführung sind in der Kammer und/oder im Kolben ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor vorgesehen, welche mit der Steuervorrichtung und/oder einer Auswertevorrichtung verbunden sein können. Bei Erreichen eines Schwellenwerts einer Temperatur und/oder eines Drucks in der Kammer und/oder im Kolben kann die Kühlöff- nung mehr oder weniger geöffnet oder geschlossen bzw. deren Größe kann vergrößert oder verkleinert werden. Wenn die gemessene Temperatur z.B. weniger als ein bestimmter Schwellenwert beträgt, kann die Kühlöffnung geschlossen werden, um ein Fördervolumen der Kolbenmaschine zu erhöhen. Somit können während des Betriebs der Kolbenmaschine mittels der variabel steuerbaren Kühlöffnung Fördervolumen der Kolbenmaschine, Kühlfluid- durchsatz, Druck und Temperatur beeinflusst werden, um die Effizienz der Kolbenmaschine zu erhöhen.
Das Kühtfluid kann durch die Bewegung des Kolbens durch die Kühlöffnung gesaugt werden. Ferner kann eine Kühlvorrichtung, vorzugsweise ein Gebläse oder eine Pumpe, vorgesehen sein zur Förderung des Kühlfluids durch die Öffnung des Gehäuses und in die Kammer. Die Kühlung lasst sich hierdurch noch effizienter gestalten. Um den Kühlluftdurchsatz noch weiter zu erhöhen, kann an der Kühlöffnung ein Venturirohr vorgesehen sein, welches den Durchsatz erheblich zu steigern vermag.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass mehrere Kammern hintereinander oder nebeneinander geschaltet werden können. So kann das Gehäuse beispielsweise zwei oder mehrere jeweils kreissektorförm ige, jedoch um 180 Grad gedreht aneinandergefügte, einen gemeinsamen Hohlraum bildende
Gehäuseteile aufweisen, wobei jeweils jedem Gehäuseteii ein Kolben zugeordnet ist. Zwei benachbarte Gehäuseteile definieren dann zusammen mit ihren Kolben mindestens eine variable Arbeitskammer. Weitere Einzelheiten befinden sich z.B. in der Druckschrift DE 10 2010 036 977 B3. Hierbei kann in mindestens einer Kammer eine Kühlöffnung vorgesehen sein. Es können jedoch auch mehrere oder sämtliche Kammern Kühlöffnungen aufweisen. Mit einer als Verdichter ausgebildeten Kolbenmaschine ist z.B. eine Verdichtung auf 10 bar und höher, z.B. bis 20 bar, mit einstufiger Verdichtung möglich. Weiterhin erlaubt die Kolbenmaschine eine ölfreie Funktionsweise, wel- che insbesondere für eine Anwendung als Vakuumpumpe, Kompressor oder
Expansionsmotor erwünscht ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit einer
Kühlöffnung in einer kreisbogenförmigen Wand; eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit einer mittig in der kreisbogenförmigen Wand gelegenen Kühlöffnung; eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit einer Kühlöffnung in einer Rückwand; eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit einer Kühlöffnung, welche mittig in der Rückwand vorgesehen ist¬ eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit einer Kühlöffnung in einer Seitenwand;
Ansichten eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit zwei Kühlöffnungen in verschiedenen Wänden; eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit einer am Kolben befestigen zweiten im Querschnitt kreisbogenförmigen Wand;
Fign. 7a
bis 7c eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Kolben, wobei in je- der Seitenwand des Gehäuses eine Kühlöffnung vorgesehen;
Fign. 8a
bis 8c eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine mit zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Kolben, wobei in jeweils einer kreisbogenförmigen Wand eine Öffnung vorgesehen ist;
Fgn. 9a-9b eine Ansicht eines Querschnitts von zwei Kolbenmaschinen mit jeweils zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Kolben, wobei in jeder Seitenwand und in jeder kreisbogenförmigen Wand eine Kühiöffnung vorgesehen ist;
Fig. 10 eine Ansicht eines Querschnitts einer Kolbenmaschine gemäß dem
Stand der Technik;
Fign. IIa
und IIb eine Ansicht eines Querschnitts einer weiteren Kolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik und
Fig. 12 eine Seitenansicht eines Querschnitts der mit einem Antrieb dargestellten Kolbenmaschine gemäß der Fig. 11.
In den Figuren werden wiederkehrende Merkmale mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen.
Nachfolgend wird zunächst auf die Fig. 10 Bezug genommen. In der Fig. 10 ist eine Kolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik der DE 10 2008 040 574 AI gezeigt, die zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Wie die Fig. 10 zeigt, umfasst die Koibenmaschine ein Gehäuse 1, das eine Kammer 2, ein Lagergehäuse 3 und ein Kurbelgehäuse 4 einschließt. Die Kammer 2 weist einen kreissektorförmigen Querschnitt auf und wird entsprechend der Form eines Zylindersektors durch zwei im Winkel α von etwa 53° zueinander angeordnete Seitenwände 5, 6 einer vorderen Stirnwand {nicht dargestellt) und einer hinteren Stirnwand 7 sowie einer im Querschnitt kreis- bogenförmigen Wand 8 und einen Drehzyiinder 9 begrenzt. An die der kreisbogenförmigen Wand 8 gegenüberliegenden Enden der Seitenwände 5, 6 schließt sich ein von zwei gegenüberliegenden Lagerschalen gebildetes Lagergehäuse 3 an. Weiterhin ist ein teilweise mit einem Ölsumpf 12 gefülltes Kur- belgehäuse 4 vorgesehen. In dem Lagergehäuse 3 ist der um eine Drehachse
14 drehbare Drehzylinder 9 gelagert. Die Kammer 2 ist gegenüber dem Kurbelgehäuse 4 hermetisch, beispielsweise mit in das Lagergehäuse 3 integrierten Dichtleisten 13, abgedichtet. An dem Drehzylinder 9 sind einander diametral gegenüberliegend ein als Schwenkplatte ausgebildeter Kolben 15 und eine Pleuelstange 16 starr befestigt oder einstückig angeformt. Die Pleuelstange 16 weist eine sich über deren gesamte Länge erstreckende Führungsnut 17 auf, in die ein Kurbelzapfen 18 einer in dem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerten Kurbelwelle 19 eingreift. Der typischerweise als Hohlkörper ausgebildete Kolben 15 befindet sich in der Arbeitskammer 2 und liegt abdichtend mit einer Oberkante 28 an einer Innenfläche der gewölbten kreisbogenförmigen Wand 8 an. Die Oberkante 28 des Kolbens 15 ist im Querschnitt kreisbogenförmig und wird durch einen Mittelpunktswinkel δ von etwa 8° definiert. In beiden Seitenwänden 5, 6 der Kammer 2 sind jeweils Einlassventile 22, 24 und Auslassventile 23, 25 ausgebildet. Eine Schwenkbewegung des Kolbens 15 definiert eine Schwenkebene, wobei die hintere Stirnwand 7 und die vordere
Stirnwand parallel zur Schwenkebene sind. Selbstverständlich können die genannten Winkel und 6 auch größer oder kleiner als im gezeigten Beispiel sein. Die zuvor beschriebene Kolbenmaschine kann wie folgt als Kolbenpumpe oder als Kolbenverdichter arbeiten, aber auch als hier in der Funktion nicht beschriebener Verbrennungsmotor mit innerer oder äußerer Verbrennung fungieren: Während einer Drehbewegung einer Kurbelwelle 19 gleitet ein sich auf einen Kurbelradius 11 bewegender Kurbelzapfen 18 in einer Führungsnut 17 einer Pleuelstange 16. Diese überträgt dabei eine Schwenkbewegung auf den
Kolben 15. Bei einer Schwenkbewegung des Kolbens 15 von der in der Fig. 10 gezeigten Position an der linken Seitenwand 5 der Kammer 2 zur rechten Seitenwand 6 sind das linke Einlassventil 22 und das rechte Auslassventil 25 geöffnet, während das linke Auslassventil 23 und das rechte Einlassventil 24 ge- schlössen sind. Ein zuvor angesaugtes Fluid wird somit aus der Kammer 2 über das rechte Auslassventil 25 ausgestoßen. Auf der anderen Seite wird über das linke Einiassventil 22 ein Arbeitsfluid angesaugt, das bei weiterer Drehbewegung der Kurbelwelle 19 bei geschlossenem linken Einlassventil 22 und offenem linken Auslassventii 23 wieder ausgestoßen wird, während auf der rechten Seite Fluid angesaugt wird über Einlassventil 24.
Der Kolben 15 arbeitet somit als Doppelkolben mit zwei Arbeitsflächen 29 und 30, der bei einer Umdrehung der Kurbelwelle 19 zwei Schwenkbewegungen, das heißt vom linken Totpunkt an der linken Settenwand 5 zum rechten Totpunkt an der rechten Seitenwand 6 und zurück, ausführt. Der Ölsumpf 12 übernimmt die Schmierung des Kurbelgetriebes, das heißt der Führungsnut 17 und des in dieser gleitenden Kurbelzapfens 18, der im Übrigen auch mit Wälzlagern und Kulissensteinen ausgebildet sein kann.
Wie aus der DE 10 2008 040 574 AI bekannt ist, kann die Führungsnut 17 auch in dem Kolben 15 angeordnet sein. Hiermit ist eine sehr kompakte Bauweise möglich.
Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass der Kurbelzapfen 18 der Kurbelwelle 19 in ein Pleuelauge einer gelenkig mit dem Kolben 15 verbundenen Pleuelstange eingreift. Der Antrieb oder Abtrieb der Kolbenmaschine ist somit nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
Die Fig. 1 unterscheidet sich von der Fig. 10 dadurch, dass das Gehäuse 1 in der kreisbogenförmigen Wand 8 eine Kühlöffnung 51 zur Kammer 2 aufweist, Außerdem sind im Gegensatz zu der Ausführung der Fig. 10 in der Seitenwand 6 keine Ein- und Auslassventile vorgesehen. Durch die Kühlöffnung 51 strömt ein Kühlfluid, im gezeigten Beispie! Luft, in die Kammer 2 und kühlt diese. Außerdem wird der Kolben 15 durch die Luft zumindest an einer der Arbeitsfläche 30 gegenüberliegenden Seite 32 konvektiv gekühlt. Die Kolbenmaschine der Fig. 1 ist als z.B. Verdichter ausgebildet und die Kühlung mittels der Kühlöffnung vermag den Wirkungsgrad des Verdichters zu erhöhen. Optional kann, wie in der Figur 1 dargestellt, eine zweite Kühlöffnung 51' in der Seitenwand 6 vorgesehen sein. Die zweite Kühiöffnung ist z.B. als Kühlfluidaus- iass ausgebildet, durch den das Kühlfluid ausströmen kann. Eine Strömungsrichtung des Kühlfluids ist in der Figur mittels Pfeile angedeutet. Hierdurch kann der Spülvorgang sowie der Kühlvorgang verbessert werden. Die Kolbenmaschine der Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 darin, dass eine Kühlöffnung 52 mittig in der kreisbogenförmigen Wand 8 vorgesehen ist. Während bei der Ausführung der Fig. 1 bei et- ner Umdrehung der Kurbelwelle 19 zwei Arbeitstakte, nämlich Ansaugen und
Verdichten, möglich sind, sind es bei der Ausführungsform der Fig. 2 vier Arbeitstakte. Durch die mittige Ausbildung der Kühlöffnung 52 kann die Arbeitskammer 2 abwechselnd links und rechts mit Kühlfluid gespült werden. Je nach Schwenklage des Kolbens 15 öffnet sich die Arbeitskammer 2 oder schließt sich die Arbeitskammer 2. Die Kühlöffnung 52 in der kreisbogenförmigen
Wand 8 ist sowohl in der Fig. 1 als auch in der Fig. 2 durch einen
Mittelpunktswinkel ß definiert, welcher kleiner ist als ein Schwenkwinkel des Kolbens 15. in den Fign. 1 und 2 erstreckt sich die Öffnung 51 und 52 in der kreisbogenförmigen Wand 8 über eine gesamte axiale Ausdehnung der kreisbogenförmtgen Wand 8. Das heißt, die Öffnung 51 und 52 ist als längliche
Nut in der kreisbogenförmigen Wand ausgebildet und erstreckt sich von der vorderen Stirnwand bis zur hinteren Stirnwand 7. Alternativ kann die Kühlöffnung 51 und 52 auch eine kleinere axiale Ausdehnung aufweisen. Die Fig. 3 unterscheidet sich von der Fig. 10 dadurch, dass eine Kühlöffnung 53 in der hinteren Stirnwand 7 angeordnet ist. Außerdem sind im Gegensatz zu der Ausführung der Fig. 10 in der Seitenwand 6 keine Ein- und Auslassventile vorgesehen. Weiterhin weist der Kolben 15 lediglich eine Arbeitsfläche 30 auf. Die Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 10 darin, dass eine Kühlöffnung 54 mittig in der hinteren Stirnwand 7 angeordnet ist. Wie in der Fig. 2 ist auch hier die Öffnung 54 mittig angeordnet. Während der Kolben 15 die Öffnung 53 der Fig. 3 bei einer Schwenklage des Kolbens 15 an der rechten Seitenwand 6 schließt, schließt der Kolben 15 die Öffnung 54 bei einer mittigen Position des Kolbens 15 in der Fig. 4. Sowohl die Öffnung 53 der Fig. 3 als auch die Öffnung 54 der Fig. 4 erstreckt sich über eine gesamte radiale Ausdehnung der Stirnwand 7 vom Lagergehäuse 3 bis zur kreisbogenförmigen Wand 8. In beiden Ausführungen ist die Öffnung 53 und 54 auch in der vorderen Stirnwand (nicht dargestellt) vorgesehen. Es kann auch nur eine Öffnung 53 und 54 in der vorderen Stirnwand oder in der hinteren Stirnwand 7 vorgesehen sein. Während der Kolben 15 der Fign. 1 und 3 lediglich eine Arbeitsfläche 30 aufweist, umfasst der Kolben 15 der Fign. 2 und 4 neben einer ersten Arbeitsfläche 30 eine 2weite Arbeitsfläche 29. Die Kühlöffnung 52 und 54 der Fign. 2 und 4 trennt eine erste Arbeitskammer von einer zweiten Arbeitskammer.
Außerdem sind die kreisbogenförmige Wand 8 der Figur 2 sowie die Stirnwand 7 der Figur 4 durch die Kühlöffnung 52 bzw. Kühlöffnung 54 zweigeteilt.
Die Kolbenmaschine der Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 10 dadurch, dass eine Kühlöffnung 55 in der Seitenwand 6 vorgesehen ist. Außerdem sind im Gegensatz zu der Ausführung der Fig. 10 in der Seitenwand 6 keine Ein- und Auslassventile vorgesehen. Hierdurch weist der Kolben 15 lediglich eine Arbeitsfläche 30 auf. Die Kühlöffnung 55 in der Seitenwand 6 erstreckt sich über eine gesamte radiale und axiale Ausdehnung der Seiten- wand 6. D.h., in der Ausführung der Fig. 5 wurde auf die gesamte Seitenwand
6 verzichtet. Hierdurch ist eine stetige konvektive Kühlung des Kolbens 15 an einer der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite 32 möglich. Im Gegensatz zu den Fign. 1 bis 4 ist die variable Arbeitskammer der Fig. 5 in jeder Schwenklage des Kolbens 15 abgeschlossen.
Die Ausführung der Fig. 6a unterscheidet sich von der Ausführung der Fig. 10 dadurch, dass die Seitenwand 6 gänzlich weggelassen ist und dass außerdem eine Öffnung 51 in der kreisbogenförmigen Wand 8 vorgesehen ist. Außerdem sind im Gegensatz zu der Ausführung der Fig. 10 in der Seitenwand 6 keine Ein- und Auslassventile vorgesehen und weist der Kolben 15 lediglich eine
Arbeitsfläche 30 auf. Die Ausführung der Fig. 6a stellt somit eine Mischform der Fign. 5 und 1 dar. Die kreisbogenförmige Wand 8 der Fig. 6a definiert einen zweiten Mittelpunktswinkel γ von etwa 25°, welcher kleiner ist als der zuvor beschriebene Schwenkwinkel α des Kolbens 15. Die Öffnung 51 in der kreisbogenförmigen Wand 8 ist durch den Mittelpunktswinkel ß definiert. In der Fig. 6a sind die Winkel ß und γ gleich groß. Sie können aber in anderen Ausführungsformen auch voneinander abweichen. So kann der
Mittelpunktswinkel ß größer oder auch kleiner als der Mittelpunktswinkel γ sein.
In der Ausführung der Fig. 6b ist jeweils eine Kühlöffnung 52 und 54 in der kreisbogenförmigen Wand 8 und in der hinteren Stirnwand 7 vorgesehen. Die Ausführung der Fig. 6b ist somit eine Mischform der Ausbildungen der Fign. 2 und 4. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 4 erstreckt sich die Kühlöffnung 54 der hinteren Stirnwand 7 jedoch nicht über eine gesamte ra- diale Ausdehnung der Stirnwand 7, sondern etwa bis zu einem Drittel der radialen Ausdehnung der Stirnwand 7. Das Kühlfluid wird mittels eines Gebläses 60 durch die als Kühlfluideinlass ausgebildete Kühiöffnung 52 in der kreisbogenförmigen Wand 8 in die Kammer 2 eingelassen. Nach einer effektiven Spülung der Kammer 2 wird das Kühlfluid anschließend durch die als Kühlfluidaus- lass ausgebildete Kühlöffnung 54 in der hinteren Stirnwand 7 aus der Kammer
2 ausgelassen. Hierbei ist die Strömungsrichtung des Kühifluids durch Pfeile angedeutet. Die Kammer 2 kann somit in dieser Ausführung besonders gut mittels des Kühifluids gespült werden. Zusätzlich kann eine Kühlöffnung in der vorderen Stirnwand (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
In der Ausführung der Fig. 6c ist jeweils eine Kühlöffnung 54 und 54' in der hinteren Stirnwand 7 und in der vorderen Stirnwand vorgesehen. Eine Projektton der Kühlöffnung 54' der vorderen Stirnwand auf die hintere Stirnwand 7 ist in der Figur 6c durch gestrichelte Linien angedeutet. In ähnlicher Weise zu der Ausführung der Fig. 6b wird Kühlfluid mittels eines optionalen Gebläses
{nicht dargestellt) durch die als Kühlfluideinlass ausgebildete Kühlöffnung 54 in der vorderen Stirnwand in die Kammer 2 eingelassen. Nach einer effektiven Spülung und Kühlung der Kammer 2 wird das Kühlfluid anschließend durch die als Kühlfluidauslass ausgebildete Kühlöffnung 54' in der hinteren Stirnwand 7 aus der Kammer 2 ausgelassen. Hierbei ist die Strömungsrichtung des Kühifluids durch einen Pfeil angedeutet. Die Kammer 2 kann somit in dieser Ausführung besonders gut mittels des Kühifluids gespült werden. Selbstverständlich kann die Strömungsrichtung auch umgedreht werden. In diesem Fall bläst ein Gebläse das Kühlfluid durch die Kühlöffnung 54 der hinteren Stirnwand in die Kammer 2 hinein. Das Kühlfluid verlässt die Kammer 2 nach Spülung der
Kammer 2 durch die Kühlöffnung 54' der vorderen Stirnwand.
Wie aus den Figuren 1, 2, 4 und 6 hervorgeht, ist die variable Arbeitskammer je nach Schwenklage des Kolbens geschlossen oder geöffnet.
Die Kolbenmaschine der Fig. 6d unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 10 dadurch, dass eine Kühlöffnung 55 in der Seitenwand 5 vorgesehen ist. Außerdem ist am Kolben 15 eine zweite im Querschnitt kreisbogenförmige Wand 70 befestigt, welche auf einem kleineren Radius als eine maximale radiale Ausdehnung des Kolbens 15 angeordnet ist und in die Kühlöffnung 55 der Seitenwand 5 eingreift. Hierdurch wird eine stetige konvexe Kühlung der zweiten kreisbogenförmigen Wand bewirkt. Die ebenfalls als Durchlass für die zweite kreisbogenförmige Wand 70 ausgebildete Kühiöffnung 55 ist von der Schwenkachse 14 aus gesehen oberhalb der zweiten kreisbogenförmigen Wand 70 vorgesehen. Sie kann selbstverständlich auch unterhalb der zweiten kreisbogenförmigen Wand 70 angeordnet sein. Eine zweite variable Arbeitskammer ist durch die zweite kreisbogenförmige Wand 70 den Kolben 15, die Seitenwand 5, die Vorderwand und die Rückwand 7 definiert und wird durch diese Wände abdichtend abgeschlossen. In der Ausführung der Fig. 6d gibt es somit zwei variable Arbeitskammern, die in jeder Schwenklage des Kolbens 15 geschlossen sind, wodurch z.B. eine zweistufige Verdichtung möglich ist.
Die Figuren l-6d unterscheiden sich des Weiteren von der Figur 10 dadurch, dass eine Größe der Kühlöffnungen 51, 51', 52, 53, 54 und 55 jeweils mittels eines in einer entsprechenden Gehäusewand angeordneten Schiebers 61, 61', 62, 63, 64 und 65 variabel steuerbar oder einstellbar ist. Der Schieber 61, 61',
62, 63, 64 und 65 vermag die Kammer 2 bündig abzuschließen und ist jeweils mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuervorrichtung verbunden, welche weiterhin mit im Kolben 15 angeordneten, nicht-dargestellten Drucksensor und Temperatursensor verbunden ist. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgestaltet, den Schieber 61, 61', 62, 63, 64 und 65 anzusteuern, um die
Größe der Kühlöffnung 51, 51', 52, 53, 54 und 55 während des Betriebs der Kolbenmaschine zu regulieren oder je nach Bedarf zu vergrößern oder zu verkleinern. Ab dem Erreichen eines Schwellenwerts einer Temperatur und/oder eines Drucks in der Kammer 2 kann die Kühlöffnung 51, 51', 52, 53, 54 und 55 zur Kühlung des Kolbens 15 und/oder der Kammer 2 geöffnet oder geschlossen oder deren Größe kann vergrößert oder verkleinert werden. Wenn die am Kolben 15 gemessene Temperatur z.B. weniger oder mehr als ein bestimmter Schwellenwert beträgt, kann die Kühlöffnung 51, 51', 52, 53, 54 und 55 geschlossen oder geöffnet werden, um ein Fördervolumen der Koibenmaschine zu erhöhen. Somit können während des Betriebs der Kolbenmaschine Fördervolumen, Kühlfluiddurchsatz, Druck und Temperatur beeinflusst werden, um die Effizienz der Kolbenmaschine zu erhöhen. Der Schieber 61, 6 , 62, 63, 64 und 65 kann alternativ auch mittels einer mechanischen Steuervorrichtung betätigt werden, beispielsweise einer Nockenwelle, um die Kühlöffnung 51, 51', 52, 53, 54, 55 mehr oder weniger weit zu schließen oder zu Öffnen. Statt des Schiebers 61, 61', 62, 63, 64 und 65 kann z.B. auch eine Drosselklappe oder eine andere Regeleinrichtung vorgesehen sein.
Anders als bei der Kolbenmaschine der Figur 10 sind in den Ausführungsformen der Figuren 1, 3, 5, 6a und 6d Kühlrippen 31 auf einer der Arbeitsfläche 30 gegenüberliegenden Seite 32 des Kolbens 15 zur Erhöhung der Kühlung vorgesehen. Weiterhin ist zur Verbesserung der Kühiwirkung jeweils in den Ausführungsbeispieien der Figuren 1-6 ein optionales Gebläse 60 oder eine Kühlvorrichtung vorgesehen {in den Figuren 3, 4, 6c, 7, 8 und 9 jeweils nicht dargestellt), welches je nach Bedarf Luft oder ein anderes Kühlfluid in die Kühlöffnung 51, 52, 53, 54 und 55 hineinbläst. Auch das Gebläse 60 ist mit der genannten Steuervorrichtung verbunden. Das Gebläse 60 wird insbesondere dann durch die Steuervorrichtung angesteuert, wenn der Schieber 61, 62, 63, 64 und 65 die jeweilige Öffnung 51, 52, 53, 54 und 55 öffnet oder schließt. Falls keine Kühlvorrichtung vorgesehen ist, kann das Kühlfluid durch die Be- wegung des Kolbens durch die KühlöffnungSl, 52, 53, 54 und 55 angesaugt werden. Um den Kühlluftdurchsatz weiter zu erhöhen, kann an der in den Figuren gezeigten Kühllufteinlassöffnung ein Venturirohr vorgesehen sein. Zur Steigerung der Kühlwirkung können auf der Außenseite des Gehäuses Kühlrippen vorgesehen sein.
Nachfolgend wird auf die Fign. IIA, IIB und 12 Bezug genommen. In den Fign. IIA, IIB und 12 sind Ansichten von Querschnitten einer Kolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik der DE 10 2010 036 977 B3 gezeigt, die ebenfalls zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht werden.
Gemäß den Fign. IIA, IIB und 12 sind Kolben 101 und 102 mit einem im Gehäuse 103 um eine Drehachse 104 über ein Lager 105 drehbar gelagerten Drehzylinder 106 verbunden und weisen an einer Stirnseite jeweils eine Führungsnut 107 auf, in die ein Kurbelwelienzapfen 108 einer mit einer Antriebs- welle 109 verbundenen Kurbelwelle 110 eingreift. Die Führungsnut 107 fungiert als Pleuelschlaufe oder Kolbenschiaufe, die somit integraler Bestandteil der Kolben 101 und 102 ist. Die beiden mit dem jeweiligen Kolben 101 und 102 in Wirkverbindung stehenden Kurbelwellen 110 sind, wie die Fig. 12 zeigt, über ein Zahnradgetriebe 126 miteinander verbunden und synchronisiert, so dass die Kolben 101, 102 synchron und in jeweils parallel entgegengesetzter Richtung angetrieben und in den in Form eines Zylindersektors (Tortenstück) ausgebildeten Gehäuseteilen 103a und 103b bewegt werden können.
Das einstückig ausgebildete Gehäuse 103 umfasst - angedeutet durch eine gestrichelte Linie X - zwei, jedoch um 180° gedrehte, aneinandergefügte Gehäuseteile 103a, 103b mit jeweils im Wesentlichen kreissektorförmigen
Querschnitt, in denen einmal an der oberen Gehäusewand 111 und einmal an der unteren Gehäusewand 112 die Drehzylinder 106 der Kolben 101 und 102 gelagert sind. Eine von dem Gehäuse umschlossene Kammer AI und A2 hat somit die Form von zwei gleich großen entgegengesetzt nebeneinander lie- genden Kreissektoren. Das Gehäuse 103 umfasst weiterhin eine
Gehäuserückwand 114 und einen Gehäusedecket 113 sowie eine erste Seitenwand 115 und eine zweite Seitenwand 116. Die beiden in jeder Position parallel zueinander ausgerichteten Doppelkolben 101, 102 liegen in einer Ausgangsstellung, wie in der Fig. IIA gezeigt, an der jeweiligen Seitenwand 115, 116 und stoßen in der Entstellung an der Trennlinie X nahezu mit einem definierten Spalt aneinander. In den beiden Seitenwänden 115 und 116 und in der Gehäuserückwand 114 in Höhe der Trennlinie X sind Einlassventile 18a, 18b und 18c sowie Auslassventile 19a, 19b und 19c angeordnet. Durch eine synchrone, aber entgegengesetzt gerichtete Drehbewegung der beiden Kur- belwellenzapfen 108 gemäß Pfeil 17a, 17b werden die beiden Kolben 101 und
102 bis nahe an die Trennlinie X aufeinander zu bewegt und bis nahe an die Seitenwände 115 und 116 voneinander weg bewegt. Es kann auch nur eine Kurbelwelle zum Einsatz kommen, wobei die Kolben 101 und 102 z.B. über ein Zahnrad synchronisiert werden. Die so ausgebildete Kolbenmaschine gemäß der Fig. 11 kann z.B. als Verdichter, Pumpe oder als Motor betrieben werden.
Beispielsweise bei der Funktion als Pumpe wird ein in der inneren großen Arbeitskammer A3 zwischen den beiden Doppelkolbenplatten 101 und 102 befindliches, zuvor über das Einlassventil 18c angesaugtes Fördermedium wäh- rend der Schwenkbewegung der Doppelkolbenpiatten 101 und 102 in Richtung der Trennlinie X gemäß wieder aus der Arbeitskammer A3 ausgestoßen. Während dieser Schwenkbewegung (Ausstoßen) wird gleichzeitig über die Einlassventile 18a und 18b ein Fördermedium in die beiden äußeren (kleinen), sich jeweils zwischen den Doppelkolbenplatten 101 und 102 und den Setten- wänden 115 und 116 bildenden Arbeitskammern AI und A2 gesaugt. Bei der anschließenden Bewegung der beiden Doppelkolbenplatten 101 und 102 in Richtung der Seitenwände 115 und 116 wird das zuvor in den Arbeitskammern AI, A2 angesaugte Fördermedium durch die Auslassventile 19a , 19b ausgestoßen und gleichzeitig wird Fördermedium über das Einlassventil 18c in die große Arbeitskammer A3 gesaugt. Auf diese Weise ist mit zwei zusammenwirkenden Doppelkolbenplatten 101 und 102 und drei Arbeitskammern AI, A2 und A3 in ein und demselben Gehäuse 103 ein effektiver Förderbetrieb gewährleistet. Das aximalvolumen der beiden kleinen äußeren Arbeitskammern AI und A2 entspricht dem Maximalvolumen der großen, inneren Arbeitskammer A3. Mit gleichermaßen hoher Effektivität kann die oben beschriebene Kolbenmaschine auch als Verdichter oder als Expansionsmotor oder als Kombination von diesen betrieben werden. Beispielsweise kann die mittlere - große - Arbeitskammer A3 als Expansionsmotor arbeiten, während die beiden äußeren - kleinen - Arbeitskammern AI und A2 als Verdichter oder als Pumpe arbeiten und von dem Expansionsmotor angetrieben werden. Beim Einsatz der beschriebenen Kolbenpumpe als Verdichter könnten die innere Arbeitskammer A3 und eine äußere (linke) Arbeitskammer AI als erste Verdichterstufe und die andere äußere Arbeitskammer A2 als zweite
Verdichterstufe betrieben werden. Somit können die Arbeitskammern AI, A2 und A3 jeweils unterschiedliche Funktionen als Verdichter, Pumpe oder Motor erfüllen.
Die Ausführungsform der Fig. 7A-7C unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 11 dadurch, dass Kühlöffnungen 151 in den Seitenwänden 15 und 16 vorgesehen sind, wobei die Kühlöffnungen 151 in den Seitenwänden 115 und 116 sich über eine gesamte radiale und axiale Ausdehnung der Seitenwände 115 und 116 erstrecken. Durch die Kühlöffnungen 151 können die Kolben 101 und 102 jeweils an einer der Arbeitsfläche des Kolbens gegenüberliegenden Seite des Kolbens mittels eines Kühlfluids zumindest konvektiv gekühlt werden. Die Ausführungsformen der Fign. 7a bis 7c ähneln im Übrigen der Ausführungsform der Fig. 5. Statt zwei Kühlöffnungen 151, wie in den
Fign. 7a-c zu erkennen ist, kann auch in lediglich einer der Seitenwände 115 und 116 eine Kühlöffnung 151 vorgesehen sein. In dem Fall wird nur ein Kolben 101, 102 gekühlt.
Die Ausführungsform der Fig. 8A-8C unterscheidet sich von der Ausführungs- form der Fig. 11 dadurch, dass zwei Kühlöffnungen 152 in der kreisbogenförmigen Wand vorgesehen sind. Wie in der Fig. 11 umfasst die Ausführungsform der Fig. 8 auch drei Arbeitskammern AI, A2 und A3. Eine besonders gute Kühlwirkung kann bei der Arbeitskammer A3 erzielt werden, da die Kühlöffnungen 152 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ein Kühlfluid, bei- spielsweise Luft, kann somit z.B. von der einen bis zur anderen Seite herein- und herausströmen, was in der Figur 8 mittels Pfeilen 130 und 131 angedeutet ist. Durch die Kühlöffnungen 152 können die Arbeitskammern AI, A2 und A3 sowie die Kolben 101 und 102 somit zumindest konvektiv mittels eines Kühlfluids gekühlt werden. Die Kühlöffnung 152 ist hierbei genauso groß aus- gebildet wie eine Oberkante 140 der Kolben 101 und 102. Die Kühlöffnung
152 kann aber auch kleiner oder größer als die Oberkante 140 der Kolben 101 und 102 sein. Wie in der Fig. 8b zu erkennen ist, gibt es somit eine Schwenklage, in der sämtliche Arbeitskammern AI, A2 und A3 geschlossen sind. In der Schwenklage der Fig. 8c sind Arbeitskammern AI und A2 geöffnet, während in der Schwenklage der Fig. 8a die Arbeitskammer A3 weitgehend geöffnet ist.
Die Anordnung der Kühlöffnungen 152 in der Fig. 8 ähnelt im Übrigen der Ausführung der Fig. 2. Alternativ kann auch hier lediglich eine Kühlöffnung 152 statt zweier Kühlöffnungen 152 vorgesehen sein. In den Fig. 9a und 9b sind bezüglich Kühlöffnungen 151 und 152 Mischformen der Fign. 7 und 8 gezeigt, in Analogie zu der Ausführungsform der Fig. 6a. In der Fig. 9a ist die im Querschnitt kreisbogenförmige Wand durch zwei Teile III' und 111" bzw. 112' und 112" gebildet, welche radial auf unterschiedlichen Positionen liegen. Es gibt einen radialen Spalt 140 zwischen der Ober- kante 140 des Kolbens und der kreisbogenförmigen Gehäusewand 111' und
112'. Der radiale Spalt 140 erstreckt sich in Schwenkrichtung über einen Mittelpunktswinkel ε und in axialer Richtung von dem Gehäusedeckel 113 bis zur Gehäuserückwand 114. Die Abmessungen des Spalts 140 können je nach Ausführungsform radialer Richtung, in axialer Richtung oder in Schwenkrich- tung variiert werden. In der Fig. 9b ist die kreisbogenförmige Wand 111" und
112" lediglich so groß wie die Oberkante 140 des Kolbens 101 und 102. Alter- nativ können auch die Abmessungen der kreisbogenförmtgen Wand III" und 112" kleiner oder größer sein. Im Vergleich zu der Ausführungsform der Fig. 8 gibt es in den Fig. 9a und 9b lediglich eine Arbeitskammer A3. In den Ausführungsformen der Fign. 9a und 9b kann der Kolben 101 und 102 von mehreren Seiten konvektiv gekühlt werden. Ein Verlust an Kammervolumen wird also in den Fign. 9a und 9b durch eine erhöhte Kühlwirkung kompensiert.
Die Figuren 7-9 unterscheiden sich des Weiteren von der Figur 11 dadurch, dass eine Größe der Kühlöffnungen 151 und 152 jeweils mittels eines in einer entsprechenden Gehäusewand angeordneten, nicht dargestellten Schiebers variabel steuerbar oder einstellbar ist. Der Schieber vermag die Kammer bündig abzuschließen und ist jeweils mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuervorrichtung verbunden, welche weiterhin mit im Kolben 101 und 102 angeordneten, nicht-dargestellten Drucksensor und Temperatursensor ver- bunden ist. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgestaltet, den Schieber anzusteuern, um die Größe der Kühlöffnung während des Betriebs der Kolbenmaschine zu regulieren oder zu ändern. Ab dem Erreichen eines Schwellenwerts einer Temperatur und/oder eines Drucks in der Kammer kann die Kühlöffnung 151 und 152 zur Kühlung des Kolbens 101 und 102 und/oder der Kammer mehr oder weniger geöffnet oder geschlossen werden. Wenn die am Kotben
101 und 102 gemessene Temperatur z.B. weniger oder mehr als ein bestimmter Schwellenwert beträgt, kann die Kühlöffnung 151 und 152 geschlossen oder geöffnet werden, um ein Fördervolumen der Kolbenmaschine zu erhöhen. Somit können während des Betriebs der Kolbenmaschine Fördervolu- men, Kühlfluiddurchsatz, Druck und Temperatur beeinflusst werden, um die
Effizienz der Kolbenmaschine zu erhöhen. Der Schieber kann alternativ auch mittels einer mechanischen Steuervorrichtung betätigt werden, beispielsweise einer Nockenwelle, um die Kühlöffnung 151 und 152 mehr oder weniger weit zu schließen oder zu Öffnen. Statt des Schiebers kann z.B. auch eine Drosselklappe oder eine andere Regeleinrichtung vorgesehen sein.
Weiterhin ist zur Verbesserung der Kühlwirkung jeweils in den Ausführungsbeispielen der Figuren 7-9 ein optionales Gebläse oder eine Kühlvorrichtung vorgesehen (in den Figuren 7, 8 und 9 jeweils nicht dargestellt), welches je nach Bedarf Luft oder ein anderes Kühlfluid in die Kühlöffnung 151 und 152 hineinbläst. Auch das Gebläse ist mit der genannten Steuervorrichtung ver- bunden. Das Gebläse wird insbesondere dann durch die Steuervorrichtung angesteuert, wenn der Schieber die jeweilige Öffnung 151 und 152 öffnet oder schließt. Falls keine Kühlvorrichtung vorgesehen ist, kann das Kühlfiuid durch die Bewegung des Kolbens durch die Kühlöffnung 151 und 152 angesaugt werden. Um den Kühlluftdurchsatz weiter zu erhöhen, kann an der in den Figuren gezeigten Kühllufteinlassöffnung ein Venturirohr vorgesehen sein. Zur Steigerung der Kühlwirkung können auf der Außenseite des Gehäuses Kühlrippen vorgesehen sein.
Die Ausführu gsformen der Figuren 7A bis 9B können durch weitere nebeneinander, jedoch um 180° gedreht zueinander angeordnete Gehäuseteile mit Doppelkolbenplatten beliebig erweitert werden.
Der Antrieb oder Abtrieb der Kolbenmaschine ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen der Fign. 1 bis 9B beschränkt. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der Kurbelzapfen der Kurbelwelle in ein Pleuelauge einer gelenkig mit dem Kolben verbundenen Pleuelstange eingreift.
Die in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden.
Bezugszeichenliste 55 Kühlöffnung
1 Gehäuse 60 Gebläse
2 Arbeitskammer 61 Schieber
3 Lagergehäuse 61' Schieber
4 Kurbelgehäuse 62 Schieber
5 Linke Seitenwand 63 Schieber
6 Rechte Seitenwand 64 Schieber
7 Stirnwand 65 Schieber
8 Kreisbogenförmige Wand 70 kreisbogenförmige Wand
9 Drehzylinder 101 Kolben
10 Lagerschalen 102 Kolben
11 Kurbelradius 103 Gehäuse
12 Öfsumpf 103a Gehäuseteil
13 Dichtleisten 103b Gehäuseteil
14 Schwenkachse 104 Drehachse
15 Kolben 105 Lager
16 Pleuelstange 106 Drehzylinder
17 Führungsnut 107 Führungsnut
18 Kurbelzapfen 108 Kurbelwellenzapfen
19 Kurbelwelle 109 Antriebswelle
22 Linkes Einlassventil 110 Kurbelwelle
23 Linkes Auslassventil 111 Gehäusewand
24 Rechtes Einlassventil 111' kreisbogenförmige Wand
25 Rechtes Auslassventil 111" kreisbogenförmige Wand
28 Oberkante Kolben 112 Gehäusewand
29 Arbeitsfläche 112' kreisbogenförmige Wand
30 Arbeitsfläche ll2"kreisbogenförmige Wand
31 Kühlrippen 113 Gehäusedeckel
32 Kolbenseite 114 Gehäuserückwand
51 Kühlöffnung 115 erste Seitenwand
51' ühlöffnung 116 zweite Seitenwand
52 Kühlöffnung 17a Bewegung Kurbelzapfen
53 Kühlöffnung 17b Bewegung Kurbelzapfen
54 Kühlöffnung 18a Einlassventil
54' Kühlöffnung 18b Einiassventil c Einlassventii 160 Spalt
a Auslassventil α Schwenkwinkel des Kolbensb Auslassventil (S Mittelpunktswinkelc Auslassventil V Mittelpunktswinkel0 Strömungsrichtung δ Mittelpunktswinkel1 Strömungsrichtung 5 ε Mittelpunktswinkel0 Oberkante Kolben AI Arbeitskammer
1 Kühlöffnung A2 Arbeitskammer
2 Kühlöffnung A3 Arbeitskammer

Claims

Patentansprüche
1. Kolbenmaschine, umfassend
- ein Gehäuse (1, 103) mit einer Kammer, die einen im Wesentlichen kreissektorförmigen Querschnitt aufweist, einen als Schwenkelement ausgebildeten schwenkbaren und in dem Gehäuse {1, 103) angeordneten Kolben (15, 101, 102) mit einer ersten Arbeitsfläche (29, 30), wobei das Gehäuse (1, 103) und der Kolben (15, 101, 102) mindestens eine erste variable Arbeitskammer (2, AI, A2, A3) definieren,
- einen mit dem Kolben (15, 101, 102) verbundenen Antrieb oder Abtrieb,
- einen in der Arbeitskammer (2, AI, A2, A3) angeordneten Auslass (23, 25, 19a, 19b, 19c) zum Auslassen eines Arbeitsfluids, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 103) in mindestens einer Gehäusewand (5, 6, 7, 8, 111, 112, 114, 115, 116, 117) eine Kühlöffnung (51, 51', 52, 53, 54, 54', 55, 151, 152, 160) zur Kammer aufweist zumindest zur konvekti- ven Kühlung einer der ersten Arbeitsfläche (29, 30) gegenüberliegenden Seite (32) des Kolbens (15, 101, 102) mittels eines Kühlfluids.
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer durch eine im Querschnitt kreisbogenförmige Wand (8, 111, 112) begrenzt ist, und die Kühlöffnung (52, 152) in der kreisbogenförmigen Wand (8, 111, 112) vorgesehen ist.
3. Kolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (52, 152) in der kreisbogenförmigen Wand (8, 111, 112) durch einen Mittelpunktswinkei (ß) definiert ist, welcher höchstens so groß ist wie ein Schwenkwinket (et) des Kolbens (15, 101, 102).
Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige Wand (8, 111, 112) einen zweiten Mittelpunktswinkel (v) definiert, wobei eine der kreisbogenförmigen Wand (8, 111, 112) zugewandte Kolbenseite (28, 140) im Querschnitt kreisbogenförmig ist und einen dritten Mittelpunktswinkel (δ) definiert, wobei der zweite Mittelpunktswinkel (y) genau so groß ist wie der dritte Mittelpunktswinkel (5) oder kleiner oder größer ist als der dritte Mittelpunktswinkel (6).
Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (52, 152) in der kreisbogenförmigen Wand (8, 111, 112) sich über eine gesamte axiale Ausdehnung der kreisbogenförmigen wand (8, III, 112) erstreckt.
Kolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenkbewegung des Kolbens (15, 101, 102) eine Schwenkebene definiert, und die Kammer durch eine Vorderwand (113) und eine Rückwand (7, 114) begrenzt ist, wobei die Vorderwand (113) und die Rückwand (7, 114) parallel zur Schwenkebene sind, und die Kühtöffnung (54, 54') in der Vorderwand (113) und/oder in der Rückwand (7, 114) vorgesehen ist.
Kolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (54, 54') in der Rückwand (7, 114) und/oder Vorderwand (113) Wand sich über eine gesamte radiale Ausdehnung der Rückwand (7, 114) und/oder Vorderwand (113) erstreckt.
Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15, 101, 102) auf einer der ersten Arbeitsfläche (29, 30) gegenüberliegenden Seite eine zweite Arbeitsfläche (30, 29) aufweist, und der Kolben (15, 101, 102) und das Gehäuse (1, 103) eine zweite variable Arbeitskammer (AI, A2) mit einem darin angeordneten zweiten Auslassventil (25, 19a, 19b) definieren, wobei die Kühl- Öffnung (52, 54, 152) die erste Arbeitskammer (2, A3) von der zweiten Arbeitskammer (AI, A2) trennt.
9. Kolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (2, AI, A2, A3) je nach Schwenklage des Kolbens (15, 101, 102) geöffnet oder geschlossen ist.
10. Kolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer durch eine der ersten Arbeitsfläche abgewandte Seitenwand (5, 6, 115, 116) begrenzt ist, wobei die Kühlöffnung {51', 55, 151) in der Seitenwand (5, 6, 115, 116) vorgesehen ist.
11. Kolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlöffnung (51', 55, 151) in der Seitenwand (6, 115, 116) sich über eine gesamte radiale und/oder axiale Ausdehnung der Seitenwand {6, 115, 116) erstreckt.
12. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige Wand (8, 111, 112) und/oder die Vorderwand (113) und/oder die Rückwand (7, 114) und/oder die Seitenwand (5, 6, 115, 116) durch die Kühlöffnung (51', 52, 54, 152) zweigeteilt ist.
13. Kolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben (15) eine zweite im Querschnitt kreisbogenförmige Wand (70) befestigt ist, die auf einem kleineren Radius als eine maximale radiale Ausdehnung des Kolbens (15) angeordnet ist und zumindest in einer Schwenklage des Kolbens (15) in ei- nen Durchlass (55) einer Seitenwand (5) eingreift, wobei eine zweite variable Arbeitskammer zumindest durch die zweite bogenförmige Wand (70), den Kolben (15) und die Seitenwand (5) definiert ist.
14. Kolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15, 101, 102) Kühlrippen (31) aufweist und/oder als Hohlkörper ausgebildet ist.
15. Kolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrichtung (60), vorzugsweise ein Gebläse oder eine Pumpe, vorgesehen ist zur Förderung des Kühlfluids durch die Öffnung {51, 51', 52, 53, 54, 54', 55, 151, 152, 160) des Gehäuses (1, 103) und in die Kammer.
16. Kolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe der Kühlöffnung (51, 51', 52, 53, 54, 54', 55, 151, 152, 160) variabel steuerbar oder einstellbar ist, vorzugsweise mittels eines in einer Gehäusewand (5, 6, 7, 8, 111, 112, 114, 115, 116, 117) angeordneten Regelorgans oder Schiebers {61, 61', 62, 63, 64, 65) oder Drosselklappe.
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