WO2019110611A1 - Rotationskolbenvorrichtung - Google Patents

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WO2019110611A1
WO2019110611A1 PCT/EP2018/083538 EP2018083538W WO2019110611A1 WO 2019110611 A1 WO2019110611 A1 WO 2019110611A1 EP 2018083538 W EP2018083538 W EP 2018083538W WO 2019110611 A1 WO2019110611 A1 WO 2019110611A1
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rotor
piston
housing
auxiliary piston
console
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PCT/EP2018/083538
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Inventor
Glenn Rolus Borgward
Original Assignee
Glenn Rolus Borgward
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Application filed by Glenn Rolus Borgward filed Critical Glenn Rolus Borgward
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C21/00—Oscillating-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C9/00—Oscillating-piston machines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/20—Geometry of the rotor
    • F04C2250/201—Geometry of the rotor conical shape

Definitions

  • Rotary device in particular rotary piston device as a motor
  • the development relates in the main to a rotary device with a rotor and a rotor bearing part, at least for receiving, conveying, compressing, expanding, igniting and / or combusting a working fluid or for pumping, conveying and / or measuring a working fluid (priority deposit / application together with patent claims at the German Patent Office 2017)
  • the Otto or Diesel reciprocating engine 6 The Otto or Diesel reciprocating engine 6
  • Rotating piston with fluid passage for forming an expansion chamber and discharging working fluid 17 Syncronization of lifting and auxiliary piston by means of working piston, labyrinth seal for rotary piston 18
  • Rotor with conical bearing section for an internally supported component, axially movable relative to one another 21
  • Internal combustion engines will also be required in the future for operating machine tools, agricultural vehicles, air vehicles and watercraft, in particular also as a drive unit for stationary and mobile power generators, because not everywhere and not at all times will it be possible to fall back on a suitable infrastructure for the power supply.
  • Rotary piston engines have great potential because of the more effective mechanical principle, the smooth running, the compact design and the low power-to-weight ratio, provided that the known design-related problems of such engines can be solved. With the right technological approach, such a motor offers an expandable and cost-effective alternative to the almost exhausted development possibilities of reciprocating engines.
  • the axis of the drive shaft expands, i. not in the direction of the wave itself
  • the task The development of a reliable motor that is variable, expandable and scalable.
  • the goal a compact engine with low power-to-weight ratio and high efficiency.
  • Wankel The only previously functioning and usable combustion engine with a similar operating principle is the rotary engine from Wankel. However, it does not meet any of the aforementioned criteria and conditions. For these reasons and below, the Wankel engine, despite its simple design and the great run rest, a much poorer efficiency than reciprocating engines.
  • COMBUSTION EXPANSION COMBUSTION EXPANSION: COMBUSTION EXPANSION: ONLY OVER 180 ° FROM 720 ° OVER 270 FROM 360 OVER 360 ° FROM 360 °
  • the engine should be optimized and realized after a physical technical inspection. With the experience gained from the development, as well as the today's technical possibilities and materials, an efficient prototype should be made available for licensing until 2020.
  • the cylinder shape of a reciprocating piston can be sealed very well, resulting in appropriate compression.
  • the mechanism must convert the linear up and down movement of the reciprocating piston into a rotary motion.
  • the energy for all the necessary power over all four bars can only be consumed at work, i. Combustion cycle over half a shaft revolution (180 °) are generated, because then the piston changes direction again and works against the combustion expansion.
  • the optimal leverage on the crankshaft, the connecting rod of the reciprocating also only at 90 ° and loses its force to the top and bottom dead center.
  • the engine requires two complete up and down movements of the reciprocating piston, whereby it achieves two complete revolutions (720 °) of the drive / crankshaft with the help of a connecting rod and crank.
  • the Wankel engine works on the 4-stroke principle, but has some decisive advantages. He has no rocker arms, camshafts, connecting rods and valves must be moved, which increase the weight and the construction space. All three sides of the piston work simultaneously on a different clock, so that ignition takes place per shaft revolution. The four bars go smoothly and continuously into each other, since no reversal of movement of the piston and thus no damping takes place. Combustion performance is transmitted through a 3/4 turn of the shaft (270 °) and not just over 180 °, as with the reciprocating piston. However, the piston (rotor) does not run circularly around the central center of the drive shaft, since the piston is mounted on a toothed with the shaft eccentric. The eccentric is similar to the crankshaft.
  • the three piston corners describe a simultaneous geometric rotation of the piston around the eccentric shaft as well as the eccentric a geometric line that corresponds to the housing shape.
  • the working chambers can be enlarged and reduced by means of piston rotation without the help of external auxiliary pistons and perform all 4 cycles in a closed space.
  • the piston of the Wankel engine is more difficult to seal with respect to the housing due to the longer sealing surfaces than the reciprocating piston, resulting in pressure losses.
  • the reciprocating uneven heat development since the ignition and combustion takes place only on one side within the working chamber. This uneven heating causes an uneven expansion of the motor housing.
  • the lubrication of the piston (rotor) in the closed working chamber is the reason for the poor engine emissions.
  • the piston mold Since the oil is simply introduced into the suction and compression side of the working chamber, it mixes with the fuel mixture and can not be removed as in a pressure circulation lubrication of engine mounts. The combustion of the oil and the exhaust gas residues in the intake area worsen performance, efficiency and emissions.
  • the piston mold has several disadvantages. On the one hand burns the mixture unevenly, or not completely in the combustion chamber and is pressed in the direction of the sealing strip on Kolbeneckddling, on the other hand, the gas does not expand at a constant distance of an orbit around the drive shaft, but follows the expanding combustion chamber in the direction of the shaft.
  • Two rotary pistons juxtaposed on a shaft can communicate in an intended rotation angle range by means of an intermediate control console inside the pistons. This is done by sucking the working gas through a slide
  • the second rotary piston is a freely rotatably mounted control console with the ignition chamber around which rotates the piston of the expansion stage.
  • the working gas in an appropriate amount and at a predetermined time in the ignition chamber
  • the working spaces of the grain pressionsshake are also separated from the working spaces of the expansion stage and preferably arranged side by side on an axis.
  • the control console here also ignition or supply console, is the basic functional part around which literally everything revolves.
  • the internal console allows the lubrication, cooling, ignition and gas control to be carried out centrally within the rotating working piston (rotor).
  • the goal is to reduce complexity and simplify the engine.
  • the most compact embodiment shows the successive solutions independently of each other.
  • an internal mixture formation is provided in the ignition chamber to exclude fuel losses by Dichtu ngs weaknesses between the channel sections.
  • the suction and compression chamber is advantageously designed larger to ensure the intended compression pressure in the ignition chamber over a larger volume of air.
  • at least two ignition chambers should provide a uniform distribution of expansion pressure and heat around 360 ° of the console and piston.
  • the embodiments shown with regard to the number, shape and size of the pistons, ignition chambers and working chambers, as well as the design of the console are only an example.
  • the associated with the shaft working piston, or rotary piston (rotor) is in one piece and has two separate areas that are either consecutively or next to each other. In the embodiment shown by way of example, the two areas are juxtaposed.
  • the circumferential length of the working chambers corresponds to the length of the slide (with two Zündkammem each by 180 °).
  • the rotary piston has on the combustion side a lateral opening for receiving the ignition console, around which rotates the rotary piston.
  • Two piston breakthroughs in length of the respective working chambers of the rotary piston allow the passage of the working gas from the compression chamber through the ignition chamber within the console into the combustion chamber.
  • the inner cylinder diameter of the compression chamber is smaller than the diameter of the ignition console, whereby the working gas of the compression chamber can be compressed directly into the ignition chamber.
  • the console is spring-mounted and is pressed to seal against the rotary piston.
  • a special holding device with a locking ring on the console front side prevents twisting of the console during ignition and expansion of the working gas relative to the housing, so that the expansion force acts on the slide of the rotary piston and thus drives the shaft.
  • the locking ring fixes the sprung ignition console on the motor housing with sufficient freedom of movement in the axial direction for the necessary contact pressure against the rotary piston.
  • the design of the bracket also allows, depending on the design of the locking ring, a rotatable or non-rotatable mounting of the ignition, without structural modification of the ignition console or the motor housing.
  • console cover In the console cover is the front sliding bearing for fixing the shaft and is connected via the locking ring fixed to the housing. Openings in the console lid allow the axial freedom of movement of the oil and cooling water lines connected to the sprung ignition console, as well as spark plugs and / or injection systems. About the console cover can also preset the contact pressure of the console springs or even dynamically regulate.
  • Stroke movement is compressed in the direction of expansion chamber of the rotary piston.
  • the two counter-rotating pistons are fixed by their ATTACHED MATERIALS, e.g. LEAF OR
  • the two over 180 ° extending flank openings in the working piston allow a large-dimensioned and rectilinear gas channel, which extends diagonally through the console between the channel openings of the compression stage and the expansion stage. Due to the gas inertia and high rotational speeds, this promotes large-volume absorption and compression of working gas into the console.
  • the central arrangement of the two over 180 ° extending flank openings in the working piston allow a large-dimensioned and rectilinear gas channel, which extends diagonally through the console between the channel openings of the compression stage and the expansion stage. Due to the gas inertia and high rotational speeds, this promotes large-volume absorption and compression of working gas into the console.
  • Lifting piston in the console is advantageous because it allows the console in an accessible area in the middle of the displacement, outside the gas ducts, bearings and working chambers divided and removed for maintenance purposes.
  • Rotary piston with fluid passage for forming an expansion chamber and discharging working fluid
  • the oscillating piston is also shaped
  • the above-described principle can be used with the same oscillating piston device for a reverse process.
  • the rotary piston and the auxiliary piston housing are rotated in the same direction of rotation as the expansion stage of the working piston, the rotary piston and the auxiliary piston housing by 180 ° and thus reversed installed in the engine.
  • the now running on the compression side with its steep slide side against the rotary piston working piston controls the upward movement of the rotary piston by means of a auxiliary auxiliary piston outside the working chamber, the control curve also follows an involute.
  • a arranged on the pivoting piston lifting device is preferably formed with a wheel and / or a spring to a soft and quiet as possible to raise by the rotating auxiliary auxiliary piston to allow.
  • the control of the pivoting piston is also possible by means of the sidelobe pivoting piston of the expansion stage.
  • the expansion stage causes the slope of the slider by rotation of the working piston, a slow lowering of the rotary piston, and the suction and / or introduction of working gas into the suction chamber.
  • the auxiliary piston can be inserted through a housing opening from above with the shaft ahead, in the pivoting device of the auxiliary piston chamber and locked by means of the suspension.
  • Rotor with conical bearing section for an internally supported component, axially movable relative to one another
  • console also serves to stabilize and
  • one shaft extension per auxiliary piston connected to an adjusting wheel can be in the radial direction, running in a raceway in the working piston, and thus precisely aligning the auxiliary piston with the spring against the mobile
  • Improvement is the ability to share the housing at least in two areas, TOTAL HOUSING wherein the auxiliary piston bearing housing part is fixed and the other housing part to
  • Sealing the working chambers axially movable comprises the working piston (see above).
  • the motor is preferably installed in a protective overall housing
  • Annex 1 a Status 06.09.2015 (from presentation RB Holding GmbH)
  • PCT internal patent application
  • PCT internal patent application
  • PCT internal patent application
  • PCT internal patent application

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

Die Offenbarung betrifft Rotationsvorrichtungen mit wenigstens einem Rotor (3) und einem Rotorlagerungsteil, zumindest zum Aufnehmen, Fördern, Komprimieren, Expandieren, Zünden und/oder Verbrennen eines Arbeitsfluids oder zumindest zum Pumpen, Fördern, Durchleiten und/oder Messen eines Arbeitsfluids, oder zum Bremsen, Kuppeln und/oder Schalten.

Description

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S
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VERVIELFÄLLTIGEN ODER WEITERGEBEN AN DRITTE OHNE SCHRIFTLICHE GENEHMIGUNG NICHT GESTATTET! Rotationsvorrichtung, insbesondere Rotationskolbenvorrichtung als Motor
Die Entwicklung betrifft in der Hauptsache eine Rotationsvorrichtung mit einem Rotor und einem Rotorlagerungsteil, zumindest zum Aufnehmen, Fördern, Komprimieren, Expandieren, Zünden und/oder zum Verbrennen eines Arbeitsfluids oder zum Pumpen, Fördern und/oder Messen eines Arbeitsfluids (Prioritätshinterlegung/Anmeldung nebst Patentansprüchen beim Deutschen Patentamt 2017)
2009 wurde ein Projekt aufgenommen, das nach Aussagen einer bekannten Schweizer Motorbaufirma sehr viel Potenzial haben soll. Diese Entwicklung von 2009 stammt von dem Dipl. Ing. Peter Hruschka. Bei der Ausarbeitung der Patentanmeldung stellte sich jedoch heraus, dass das Hauptproblem solcher Motoren generell die thermische Ausdehnung der Motorteile ist, das beim Hruschkamotor nicht gelöst war und somit entweder zu Abdichtungsproblemen und damit zu Kompressionsverlusten oder zum berüchtigten Kolbenfresser führt, wenn sich die Teile gegeneinander ausdehnen und somit blockieren. So entwickelte ich nach einer zuvor mit Herrn Hruschka gemachten, schriftlichen Vereinbarung den Motor alleine weiter, um auf Basis seiner Grundidee, der innerhalb eines Rotationskolben gelagerten Zündkonsole, das thermische Ausdehnungsproblem in den Griff zu bekommen. Dazu wurden ebenfalls zwei größere Sammelpatentanmeldungen über die RB-Holding GmbH eingereicht, die eine Vielzahl von Lösungen, u.a. auch zur Verbesserung der Kompression mittels Hubkolben aufzeigen und an der die Brands & Products IPR-Holding beteiligt ist. Zwar erhielten wir bis heute eine Reihe an Patenten, sowohl für den Hruschka-Motor, wie auch für den RB-Motor, aber erst im Herbst 2016 kam die zündende Idee zur Lösung des Hauptproblems mit der thermischen Ausdehnung, die eine dynamische Anpassung von an- oder ineinander gelagerten rotierenden Teilen ohne viele Dichtungsteile ermöglicht. 2017 konstruierte ich den Motor aufgrund dieser Lösung entsprechend komplett um und erstellte unzählige unterschiedliche Ausführungsbeispiele mit und ohne äußere Hilfskolben in einem 3D-Programm, die u.a. als Vorlage für die oben genannte Prioritätshinterlegung dienten. Dieses neue Technologiekonzept mit konisch gelagertem Rotor und hydrodynamischem Spielausgleich, das für sämtliche Rotationsmotoren und Pumpen von entscheidendem Vorteil sein kann, können wir nun physikalisch technisch Untersuchen lassen, um damit entsprechendes Kapital auf dem freien Markt zu aquirieren, so dass der Motor gebaut oder an Dritte lizensiert werden kann. Der enorme Arbeitsund Entwicklu ngsaufwand von 2016 - 2018, einschl. der Prioritätsanmeldung, erfolgte auf eigenes Risiko und eigene Kosten, so dass eine Beteiligung nur gegen entsprechende Kostenbeteiligung erfolgen kann. Das Kapital wird für weitere Schutzrechte im In- und Ausland, sowie für die physikalisch technischen Untersuchungen im Vorfeld benötigt. In diesem Dokument wird ein Überblick über die Gesamtentwicklung von 2009 bis 2018 (62 Seiten) gegeben.
Glenn Rolus Borg ward
o z o
a
§
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Inhalt Seite
Der Markt für Verbrennungsmotoren 2
F&E-Projekt zum Rotationskolbenmotor Ansatz, Aufgabe, Anforderung, Ziel, Ergebnis 3 - 4
Rotationsmotoren für die Elektromobilität 5
Motoren im Vergleich _
Der Otto oder Diesel Hubkolbenmotor
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6
Der Wankel Kreiskolbenmotor
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7
Der HR Rotationskolbenmotor
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8 - 9
Der RB Rotationskolbenmotor
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10
Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
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Rotationskolbenmotor mit rotierenden Hilfskolben
Rotationskolbenform
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11
Konsolenlagerung
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12
Arbeits- und Hilfskolben
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13
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Arbeitskolbenkammern 16
Rotationskolbenmotor mit schwenkbare Hilfskolben _
Schwenkkolben mit Fluiddurchgang zum Bilden einer Expansionskammer und Ausleiten von Arbeitsfluid 17 Synkronisierung von Hub- und Hilfskolben mittels Arbeitskolben, Labyrinthdichtung für Schwenkkolben 18
Schwenkkolben mit Fluiddurchgang zum Bilden einer Kompressionskammer und Einleiten von Arbeitsfluid 19
Rotationskolbenmotor mit Hub-Hilfskolben _
Hub-Hllfskolben mit integriertem Hubraum und zweiten Hubkolben, Labyrinthdichtung für Hubkolben 20
Motoren, Pumpen und dg!., mit Rotor und konischem Lagersbschnitt _
Rotor mit konischem Lagerabschnitt für ein innengelagertes Bauteil, gegeneinander axial bewegbar 21
Bauteil mit konischem Lagerabschnitt für einen innen- oder zwischengelagerten Rotor, axial bewegbar 22 zylindrischer Hilfskolben mit Adapter für bewegbare Bauteile mit konischem Lagerabschnitt 23 bewegbares Gesamtgehäuse oder Gehäuseteil mit konischem Lagerabschnitt für Rotor und Hilfskolben 24 hydrodynamischer Spielausgleich zum selbstätigen Justieren eines voreingestellter) Spiels (Spaltmaß) 25
Gesamtubersicht der Motorausführung mit schwnkbaren Hilfskolben und konisch gelagerten Bauteilen 26
Anwendungs- und Ausführungsbeispiele für konisch gelagerte Rotoren mit Arbeitskammer für Fluidstoffe 27 weitere Ausführungsbeispiele mit konischem Laqerabschnitt mit oder ohne Arbeitskammer für Fluidstoffe 28
Anhang Schutzrechte
nlwh' hing· n nn< o n M rien mg n 7q!>'n 7015 hi.< 2017 (: < 3, einschl. der Patentansprüche28/28 imAnhang) Der Markt für Verbrennungsmotoren
Innovationen in Energietechnologien und leistungsfähigen Antriebssystemen stehen durch schwindende Ressourcen und wachsendem Umweltbewusstsein im Fokus der Hersteller und Verbraucher. Der Bedarf an immer besseren Motoren wächst.
Mit der zunehmenden Elektromobilität scheint der Elektromotor in den Vordergrund zu rücken, nach Aussagen führender Automobilhersteller und einer Shell-Studie, werden in den nächsten 30 Jahren Verbrennungsmotoren den Markt weiterhin dominieren.
Verbrennungsmotoren werden auch in Zukunft zum Betreiben von Werkzeugmaschinen, Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen benötigt, insbesondere auch als Antriebsaggregat für stationäre und mobile Stromgeneratoren, denn nicht überall und auch nicht jederzeit wird man auf eine geeignete Infrastruktur für die Stromversorgung zurückgreifen können.
Neben dem weltweiten Bedarf an Blockheizkraftwerken wird es einen zunehmenden Bedarf an Generatoren für eine autarke und mobile Stromversorgung geben, sei es als Range Extender für Elektroantriebe, als Hilfsgenerator für die Schifffahrt, für Baustellen, Veranstaltungen, sowie weltweite Hilfs- und Militäreinsätze, oder für eine private unabhängige Selbstversorgung, b.z.w. zum Überleben in Ländern der“Dritten Welt”.
Nach über 130 Jahren Entwicklungsgeschichte des Verbrennungsmotors besteht die Aufgabe nach wie vor darin, diese Motoren kontinuierlich zu verbessern. Wirkungsgrad und Ökobilanz müssen im Hinblick auf das Schwinden der Ölvorkommen, der Entwicklung alternativer Treibstoffe und insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Elektromobilität stets verbessert werden. Der Kampf um mehr Leistung, bei geringstmöglichem Gewicht, Verbrauch und Emissionen verschlingt bei Hubkolbenmotoren mittlerweile hunderte von Millionen Euro an Investitionen für jede 1 % Wirkungsgradverbesserung.
Rotationskolbenmotoren haben großes Potenzial aufgrund des effektiveren mechanischen Wirkprinzips, der hohen Laufruhe, der kompakten Bauart und dem geringen Leistungsgewicht, sofern die bekannten bauartbedingten Probleme solcher Motoren gelöst werden können. Mit dem richtigen technologischen Ansatz bietet ein solcher Motor eine ausbaufähige und kostengünstige Alternative zu den fast ausgereizten Entwicklungsmöglichkeiten von Hubkolbenmotoren.
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F&E-Projekt zum Rotationskolbenmotor
Im Fokus unseres F&E Projektes steht die Entwicklung eines neuartigen Rotationskolbenmotors, der große Vorteile gegenüber allen Hubkolben motoren , sowie dem Kreiskol ben motor von Wankel aufweist.
Der Ansatz: Die grundsätzlich bessere Hebelwirkung eines um die Antriebswelle herumlaufenden Kolbens optimal nutzbar zu machen, um mit einem geringstmöglichen Aufwand (Treibstoff) eine größtmögliche Wirkung (Kraft) zu erzeugen.
Eine optimale Hebelwirkung und somit Kraftübertragung erfolgt, wenn:
a) die Expansionskraft eines gezündeten Gases nur am äußersten Punkt des Hebels
auf den senkrecht zur Antriebswelle angeordneten Schieber des Kolbens wirkt,
b) das gezündete Gas, in einem gleichbleibenden Abstand zur Antriebswelle um
die Axe der Antriebswelle expandiert, d.h. nicht in Richtung der Welle selbst,
c) die Expansionskraft 360°, d.h. um die gesamte Antriebsachse herum wirken kann.
Die Aufgabe: Die Entwicklung eines zuverlässigen Motors, der variabel, ausbaufähig und skalierbar ist.
Die Anforderung: Das Lösen aller Bauart bedingten Probleme unter Berücksichtigung von: d) Gasträgheit, hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten und Fliehkräften,
e) thermische Ausdehnung, Schmierung, Dichtung und Kühlung,
f) Kompression, Leistung, Verbrauch und Emissionen.
Das Ziel: ein kompakter Motor mit geringem Leistungsgewicht und hohem Wirkungsgrad.
Der einzige bisher funktionierende und nutzbare Verbrennungsmotor nach ähnlichem Wirkprinzip ist der Kreiskolbenmotor von Wankel . Er erfüllt jedoch keine der vorbenannten Kriterien und Bedingungen . Aus diesen und nachfolgend beschriebenen Gründen hat der Wankelmotor, trotz seiner einfachen Bauart und der großen Lauf ruhe, einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad als Hubkolbenmotoren.
VERGLEICH VON HEBELWIRKUNG UND KRAFTENTFALTUNG BEI DER VERBRENNUNG (ARBEIT)
HUBKOLBEN (OTTO/DIESEL) KREISKOLBEN (WANKEL) ROTATIONSKOLBEN (HR / RB)
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EXPANSIONSARBEIT BEI VERBRENNUNG: EXPANSIONSARBEIT BEI VERBRENNUNG: EXPANSIONSARBEIT BEI VERBRENNUNG: NUR ÜBER 180° VON 720° ÜBER 270 VON 360 ÜBER 360° VON 360°
= 1/2 UMDREHUNG KRAFTENTFALTUNG = 3/4 UMDREHUNG KRAFTENTFALTUNG = 1 GANZE UMDREHUNG KRAFTENTFALTUNG BEI ZWEI WELLENUMDREHUNGEN BEI EINER WELLENUMDREHUNG BEI EINER WELLENUMDREHUNG F&E-Projekt zum Rotationskolbenmotor
Das Ergebnis: Lösungen für einen realisierbaren Rotationskolbenmotor aus zwei Technologieentwicklungen.
Das Technologiekonzept des HR-Rotationskolbenmotors von dem Dipl. Ing. Peter A. Hruschka sieht eine Trennung der Ansaug- und Verdichtungskammer vom Brennraum, sowie eine zwischen den Bereichen liegende Steuerkonsole vor, mit der erstmals eine drehzahlabhängige variable Gassteuerung ermöglicht wird. Da sich während der Patentierung des HR-Motors und aufgrund zahlreicher Gespräche mit Eskil Suter von Suter Racing Technology (CH) herauskristallisierte, dass der Hruschka-Motor sehr viel Potenzial hat, sofern für den Motor Lösungen für die thermische Ausdehnung, einen verbesserten Gasfluss und eine effektive Abdichtung gefunden werden, wurden im Nachgang zur Patentierung des HR-Motors und nach schriftlicher Vereinbarung mit Herrn Hruschka, eine Vielzahl an entsprechenden Lösungen von Glenn Rolus Borgward für den Motor entwickelt. Herr Hruschka (geb.1939) zog sich altersbedingt aus der Entwicklu ngstätig keit zurück. Das Projekt sollte jedoch wegen des innovativen Grundkonzeptes mit der Steuerkonsole und den damit verbundenen Chancen, sowie aufgrund der bis dahin getätigten Investitionen für die Entwicklungs- und Patentierungsarbeiten nicht an diesen Problemen scheitern. Die daraufhin entwickelten Lösungen von 2011 bis heute verbessern nicht nur die Gasführungswege und die Abdichtung der Arbeitskammern unter Berücksichtigung von Gasträgheit, hohen Fliehkräften und der thermisch bedingten Ausdehnung der Bauteile, sondern ermöglichen darüber hinaus
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auch eine bessere Nutzung der Konsole, beispielsweise zur Nachkompression.
◄ HRUSCHKA 4 TAKT-MOTOR (Ausf. 3, 2009-2011)
ROLUS BORGWARD 4 TAKT-MOTOR (Ausf. 3a, 2011-2013) ►
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Der Motor soll nach einer physikalisch technischen Überprüfung optimiert und realisiert werden. Mit der aus der Entwicklung gewonnenen Erfahrung, sowie den heutigen technischen Möglichkeiten und Werkstoffen, soll ein leistungsfähiger Prototyp bis 2020 zur Lizensierung bereitgestellt werden können.
Im Hinblick auf die Alleinstellung im Markt und den daraus resultierenden weltweiten Ertragsmöglichkeiten ist das weiterführende Ziel die Fortentwicklung, Herstellung und Vermarktung eigener Produkte. Im Fokus stehen mobile Stromgeneratoren mit integriertem Rotationskolbenmotor als Antriebskomponente. Der Rotationskolbenmotor für die Elektromobilität
Die Vielfalt von Pkw-Antriebstechniken und Kraftstoffarten wächst und der technologische Wandel im Automobilsektor beschleunigt sich. Elektrofahrzeuge sind im kommen, da Elektromotoren mit einem wesentlich größerem Wirkungsgrad (90-99,5%) als bei Hubkolbenmotoren (35-43%) leise und umweltschonend sind . Die Elektromobilität gestaltet sich jedoch schwieriger als gedacht und langsamer als geplant.
Die Hauptgründe dafür liegen in der Energiespeicherproblematik, d.h. die mit den Batterien in Verbindung stehenden hohen Kosten, Gewicht, Verschleiß und langen Ladezeiten, sowie die im Vergleich zu Verbrennungsmotoren noch zu geringen Reichweiten, einschließlich der fehlenden Infrastruktur zum Aufladen der Batterien. Auch der Wasserstoff für die Brennstoffzelle birgt Probleme und Gefahren in sich. Wasserstoff diffundiert quasi durch jeden normalen Tank, d.h. er verschwindet einfach und ist zudem hochexplosiv. Da der Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur für die Elektromobilität sehr teuer und langwierig sein wird und der Verbraucher durch das gewohnt schnelle Tanken von Treibstoffen verwöhnt ist, liegt es auf der Hand eine Lösung zu schaffen , d ie beides erlau bt: “tan ken wie gestern , fahren wie morgen”.
Durch einen kleinen leistungsfähigen Verbrennungsmotor der als Antrieb eines Stromgenerators dient, können permanent oder auch nur bei Bedarf die Batterien aufgeladen werden. Aus Gewichtsgründen sollte solch ein sogenannter“Range Extender” mittels einem leichten, einfachen und kompakten Motor betrieben werden, der zudem eine hohe Lauf ruhe aufweist. Idealerweise könnte dieses Stromaggregat sogar“just in time” den Strom liefern, der für den Betrieb des Elektromotors benötigt wird. Das würde den Bedarf an großen und schweren Batterien erheblich reduzieren, da die Batterie dann nur noch als Zwischenspeicher dient. Elektrofahrzeuge fahren autark vom Stromnetz, auch wenn das Aufladen darüber möglich bleibt.
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Ziel ist es eine quasi unbegrenzte Reichweite für Elektrofahrzeuge zu schaffen, so wenig wie möglich Treibstoff zu verbrauchen und dabei die Umwelt zu schonen. Mit solch einem Range Extender könnte beispielsweise ein Verbrauch von 0,5 I und weniger auf 100 km erreicht werden, sofern der zusätzliche Motor für den Stromgenerator einen hohen Wirkungsgrad bei einem sehr geringen Leistungsgewicht aufweist und günstig zu prod uzie re n ist. Id eal e Voraussetzu ng fü r e i n e n n eua rtig e n Rotationskol be n motor. Beim Wettbewerb zwischen Verbrennungs- und Elektromotor wäre das für alle Seiten ein sinnvoller Kompromiss, denn auch der Strom aus der Steckdose wird nicht schadstofffrei und umweltfreundlich produziert. Politisch könnte die Durchsetzung der Elektromobilität durch die höhere Akzeptanz beim Verbraucher und der Zuliefererindustrie beschleunigt werden, da neben der Sicherung von Arbeitsplätzen frühere Investitionen und das geschaffene Know-How bezüglich Verbrennungsmotoren weiterhin genutzt werden können. Neue und Alternative umweltfreundliche Treibstoffe verbessern zudem die Ökobilanz. Motoren im Vergleich: der Otto oder Diesel Hubkolbenmotor
Funktionsprinzip des Otto Viertakt-Motors
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,
Die Zylinderform eines Hubkolbens lässt sich sehr gut abdichten, was zu entsprechender Kompression führt. Die Mechanik muss jedoch die lineare Auf- und Abwärtsbewegung des Hubkolbens in eine Drehbewegung umsetzen. Die Energie für die gesamte notwendige Leistung über alle vier Takte kann nur im Arbeits-, d.h. Verbrennungstakt über eine halbe Wellenumdrehung (180°) erzeugt werden, weil dann der Kolben wieder die Richtung ändert und gegen die Verbrennungsexpansion arbeitet. Die optimale Hebelwirkung auf die Kurbelwelle hat die Pleuelstange des Hubkolbens zudem nur bei 90° und verliert ihre Kraft hin zum oberen und unteren Totpunkt. Um alle vier Arbeitstakte durchzuführen, benötigt der Motor zwei komplette Auf- und Abwärtsbewegungen des Hubkolbens, wodurch dieser mit Hilfe einer Pleuelstange und Kurbel zwei volle Umdrehungen (720°) der Antriebs-/ Kurbelwelle erreicht. Erst dann erfolgen erneut die vier Arbeitstakte mit einer Zündung. Durch die geringe Hebelwirkung und die Richtungsänderungen der Kolben, ist zur Durchführung von zwei vollen Umdrehungen (für vier Takte) ein relativ hoher Kraft- bzw. Energieaufwand nötig, entsprechend hoch ist der Kraftstoffbedarf. Wegen der linearen Auf- und Abwärtsbewegung der Kolben wird ein besserer Rundlauf des Motors erst durch mehrere Zylinder (2, 4, 6, 8,12) und Schwungscheiben erreicht. Das ist, als wenn man beim Fahradfahren nur einmal in ein Pedal tritt und zwei volle Umdrehungen auslässt. Erst ein zweites Pedal (zweiter Zylinder) erleichtert den Rundlauf und man muss nur noch jede zweite Umdrehung aus-setzen. Aber Jeder weitere Zylinder erhöht Größe und Gewicht des Motors und damit auch den Verbrauch und die Kosten. Nach den grundsätzlichen Wärmeverlusten bei Verbrennungsmotoren (ca. 40%) wird ein großer Teil der Energie benötigt um den Hubkolbenmotor selbst mit seinen vielen Einzelteilen und Nebenaggregaten, einschließlich dem Getriebe zu bewegen und zu steuern. Damit die Ein- und Auslassventile synchron zu den Takten gesteuert werden können, muss die Kurbelwelle noch die Nockenwellen oberhalb der Zylinder antreiben, dessen Nocken die gefederten Ventile mechanisch öffnen und schließen. Die verbleibende Leistung bleibt für den Antrieb, z.B. von einem PKW. Aus diesem Grund können auch mit viel Aufwand nur Wirku ngsg rad e von 35% bis maximal 42% (bei Hochl eistu ngsmotoren ) erreicht werde n .
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Motoren im Vergleich: der Wankel Kreiskolbenmotor
Funktionsprinzip des Wankel Viertakt-Motors
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,
Der Wankel-Motor arbeitet wie der Hubkolbenmotor nach dem 4 Takt-Prinzip, hat aber einige entscheidende Vorteile. Er hat keine Kipphebel, Nockenwellen, Pleuel und Ventile die bewegt werden müssen, die das Gewicht und den Bau raum erhöhen. Alle drei Kolbenseiten arbeiten gleichzeitig an einem anderen Takt, so dass pro Wellenumdrehung eine Zündung erfolgt. Die vier Takte gehen dabei weich und kontinuierlich ineinander über, da keine Bewegungsumkehr des Kolbens und somit auch keine Dämpfung stattfindet. Die Leistung bei der Verbrennung wird über eine 3/4 Wellenumdrehung (270°) übertragen und nicht nur über 180°, wie beim Hubkolben. Allerdings läuft der Kolben (Läufer) nicht kreisrund um den zentrischen Mittelpunkt der Antriebswelle, da der Kolben auf einem mit der Welle verzahnten Exzenter gelagert ist. Der Exzenter ist vergleichbar mit der Kurbelwelle. Die drei Kolbeneckpunkte beschreiben bei gleichzeitiger Drehung des Kolbens um die Exzenterwelle wie auch um den Exzenter eine geometrische Linie, die der Gehäuseform entspricht. Durch diese Konstruktion lassen sich mittels Kolbendrehung die Arbeitsräume ohne Hilfe externer Hilfskolben vergrößern und verkleinern und alle 4 Takte in einem geschlossenen Raum durchführen. Der Kolben des Wankelmotors ist jedoch gegenüber dem Gehäuse aufgrund der längeren Dichtflächen schwerer abzudichten als der Hubkolben, was zu Druckverlusten führt. Auch entsteht anders als beim Hubkolben eine ungleichmäßige Wärmeentwicklung, da die Zündung und Verbrennung nur auf einer Seite innerhalb der Arbeitskammer erfolgt. Diese ungleiche Erwärmung bewirkt eine ungleichmäßige Ausdehnung des Motorgehäuses. Die Schmierung des Kolbens (Läufers) in der geschlossenen Arbeitskammer ist der Grund für die schlechten Emissionswerte des Motors. Da das Öl einfach in die Ansaug- und Verdichtungsseite der Arbeitskammer eingelassen wird, vermischt es sich mit dem Kraftstoffgemisch und kann nicht wie bei einer Druckumlaufschmierung der Motorlager abgeführt werden. Die Verbrennung des Öls und die Abgasreste im Ansaugbereich verschlechtern Leistung, Wirkungsgrad und Emissionswerte. Die Kolbenform hat mehrere Nachteile. Zum einen verbrennt das Gemisch ungleichmäßig, bzw. nicht vollständig im Brenn raum und wird in Richtung der Dichtleiste am Kolbeneckpunkt gedrückt, zum anderen expandiert das Gas nicht im gleichbleibenden Abstand einer Umlaufbahn um die Antriebswelle, sondern folgt dem sich erweiternden Brennraum in Richtung der Welle. Dadurch entsteht nicht nur eine Verkürzung des Hebels und Verschlechterung der Hebelwirkung, sondern auch eine Expansionskraft gegen die gesamte Flanke des Läufers und somit zu einem Teil sogar gegen die Laufrichtung des Kolbens. Durch die festen Ein- und Auslasspunkte können die Steuerzeiten, anders wie beim öffnen und schließen der Ventile beim Hubkol ben , nicht angepasst werden .
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SCHIEBER Motoren im Vergleich: der Hruschka Rotationskolbenmotor
Funktionsprinzip des Hruschka Viertakt-Motors (Ausf. 4 - 2009-2011 )
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Zwei auf einer Welle nebeneinander angeordneten Rotationskolben (Kompressionsstufe und Expansionsstufe) können, durch eine dazwischenliegende Steuerkonsole innerhalb der Kolben, in einem vorgesehenen Drehwinkelbereich kommunizieren. Dazu wird nach dem Ansaugen des Arbeitsgases durch einen Schieber
(51 ) des ersten Rotationskolben der Kompressionsstufe, das Arbeitsgas mittels dem nachfolgenden Schieber
(52) verdichtet und durch Öffnungen erst radial in das Innere des Kolben, dann axial zum zweiten Rotationskolben der Expansionsstufe gedrückt. Im zweiten Rotationskolben befindet sich eine frei drehbar gelagerte Steuerkonsole mit der Zündkammer, um die der Kolben der Expansionsstufe rotiert. Je nach Stellung der Steuerkonsole wird das Arbeitsgas in einer entsprechenden Menge und zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in die Zündkammer
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erfolgt auf nächster Seite: Motoren im Vergleich: der Hruschka Rotationskolbenmotor
Analyse des Hruschka Viertakt-Motors (Ausf. 4 - 2009-2011 )
Zusammenfassung der Vor- und Nachteile
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Funktionsprinzip des Rolus Borgward Viertakt-Motors (Ausführungsbeispiel 3b-3d, 2013-2015 - linksdrehend)
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Beim RB-Rotationskolbenmotor sind ebenfalls die Arbeitsräume der Korn press ionsstufe von den Arbeitsräumen der Expansionsstufe getrennt und vorzugsweise nebeneinander auf einer Achse angeordnet. Die Steuerkonsole, hier auch Zünd- oder Versorgungskonsole, ist das grundlegende Funktionsteil, um das sich sprichwörtlich alles dreht. Über die innenliegende Konsole lässt sich die Schmierung, Kühlung, Zündung und die Gassteuerung innerhalb des rotierenden Arbeitskolben (Läufers) zentral bewerkstelligen. Im Vordergund dieser Entwicklung stehen Lösungen zur Abdichtung, sowie zur Vermeidung einer Kollision von Bauteilen bei thermischer Ausdehnung - ein generelles Problem solcher Motoren, wie auch beim HR-Motor. Das Ziel dabei ist die Komplexitätsreduktion und Vereinfachung des Motors. Um die Entwicklungen zum RB-Motor besser nachvollziehen zu können, werden anhand der kompaktesten Ausführungsform, die aufeinander aufbauenden Lösungen unabhängig von einander gezeigt. Die Einzellösungen lassen sich auch auf andere Motorenkonzepte übertragen und stehen deshalb im Fokus der Patentierungen. Vorzugsweise ist eine innere Gemischbildung in der Zündkammer vorgesehen um Treibstoffverluste durch Dichtu ngsschwächen zwischen den Kanalabschnitten auszuschließen. Die Ansaug- und Verdichtungskammer ist vorteilhafter Weise größer ausgelegt um über ein größeres Luftvolumen den vorgesehenen Kompressionsdruck in der Zündkammer zu gewährleisten. Je nach Größe des Motors sollten mindestens zwei Zündkammern für eine gleichmäßige Verteilung von Expansionsdruck und Wärmeentwicklung um 360° der Konsole und dem Arbeitskolben sorgen. Die gezeigten Ausführungsformen bezüglich der Anzahl, Form und Größe der Kolben, Zündkammern und Arbeitskammern, sowie der Ausführung der Konsole sind nur beispielhaft ein.
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n. Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Besonderheiten des Arbeitskolben und der Zündkonsole
Der mit der Welle verbundene Arbeitskolben, bzw. Rotationskolben (Läufer) ist einstückig und hat zwei voneinander getrennte Bereiche, die entweder hintereinander oder nebeneinander liegen. Bei der exemplarisch gezeigten Ausführungsform liegen die beiden Bereiche nebeneinander. Die umlaufseitige Länge der Arbeitskammern entspricht der Länge der Schieber (bei zwei Zündkammem jeweils um 180°). Der Rotationskolben hat auf der Verbrennungsseite eine seitliche Öffnung zur Aufnahme der Zündkonsole, um die sich der Rotationskolben dreht. Zwei Kolbendurchbrüche in Länge der jeweiligen Arbeitskammern des Rotationskolben ermöglichen das Durchleiten des Arbeitsgases von der Verdichtungskammer durch die Zündkammer innerhalb der Konsole in die Verbrennungskammer. Der innere Zylinderdurchmesser der Verdichtungskammer ist kleiner als der Durchmesser der Zündkonsole, wodurch das Arbeitsgas der Verdichtungskammer direkt in die Zündkammer komprimiert werden kann. Die Konsole ist federnd gelagert und wird zur Dichtung gegen den Rotationskolben gedrückt.
Was ist neu und patentfähig, wo liegen die Vorteile:
Weniger Bauteile - bessere axiale Abdichtung zwischen Konsole und Arbeitskolben
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. Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Größere Variabilität - bessere Zugänglichkeit
Modulare Konsolenbefestigung mit abnehmbarem Wellenlager
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au er e e ge ager , wo e auc as versc e en er
gefederten Konsole auf der Welle in axialer Richtung möglich ist. Eine spezielle Haltevorrichtung mit einem Arretierungsring an der Konsolenvorderseite verhindert das Verdrehen der Konsole bei Zündung und Expansion des Arbeitsgases gegenüber dem Gehäuse, so dass die Expansionskraft auf den Schieber des Rotationskolben wirkt und damit die Welle antreibt. Der Arretierungsring fixiert die gefederte Zündkonsole am Motorgehäuse mit ausreichend Bewegungsspielraum in axialer Richtung für den nötigen Anpressdruck gegen den Rotationskolben. Die Konstruktion der Halterung ermöglicht zudem, je nach Ausführung des Arretierungsrings, eine drehbare oder nicht drehbare Befestigung der Zündkonsole, ohne bauliche Veränderung der Zündkonsole oder des Motorgehäuses. Somit kann auch nachträglich eine optimale Voreinstellung der Zündkonsole außerhalb des Motorraums oder sogar eine dynamische Gassteuerung über einen externen Stellmotor, gemäß dem Hruschka-Konzept, bewerkstelligt werden. Im Konsolendeckel befindet sich das vordere Gleitlager zur Fixierung der Welle und wird über den Arretierungsring fest mit dem Gehäuse verbunden. Öffnungen im Konsolendeckel ermöglichen die axiale Bewegungsfreiheit der mit der gefederten Zündkonsole verbundenen Öl- und Kühlwasserleitungen, sowie Zündkerzen und/oder Einspritzsysteme. Über den Konsolendeckel lassen sich auch der Anpressdruck der Konsolenfedern voreinstellen oder sogar dynamisch regeln. Ein weiterer Vorteil der Konstruktion ist der freie Zugang der Zündkonsole von der Vorderseite und die bessere Nutzbarmachung des gesamten Konsolenbauraums für weitergehende Lösungen (siehe Nachkompression), da das vordere Gleitlager (2. Wellenlager) weder sperrend im Motorraum noch in der Zündkonsole verbaut ist und mit dem Deckel einfach entfernt werden kann. Dadurch können alle Anschlüsse, sowie die Reinigung, die Wartung und der Austausch von Komponenten innherhalb der Zündkonsole einfach über die Deckelöffnung erfolgen, oder sogar die gesamte Konsole nach Entfernen des Arretierungsringes herausgezogen werden, ohne den Motor ausbauen, öffnen und zerlegen zu müssen. Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Dynamische Abdichtung der Arbeitsräume, Ausdehnungsmöglichkeit der Kolben und Dichtungsteile, Nutzen von Fliehkraft und Gasträgheit
Taschenförmige Kammern in Arbeite- und/oder Hilfskolben, Labyrinthdichtung für Rotationskolben
1 , AXIALE DICHTUNG: SEITENWÄNDE ARBEITSKAMMER
N A KAMMERN, GER FÜR LBEN IM KOLBEN
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Die Arbeitsräume g g g
in der Mantelfläche gebildet. Durch die Seitenwände der Arbeitskammern wird eine 2 AXIAL BEWEGTE DICHTUNGS-
S N
Beabstandung des rotierenden Arbeitskolben in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse
ermöglicht, die Arbeitskammern müssen nur noch umlaufseitig gegenüber dem Gehäuse
abgedichtet werden. Seitlich einfräsende Ringdichtungen werden überflüssig, der Arbeitskolben kann sich axial ausdehnen und erzeugt keine Reibung. Die seitlichen Schnittebenen
der in dieArbeitskammer eingreifenden Hilfskolben, wälzen sich mit den rotierenden Wänden
der Arbeitskammern in eine Richtung aneinander ab. Arbeitskolben und Hilfskolben sind
zusätzlich mit Kammern zur gefederten Lagerung und Führung von sich überlappenden,
oder von in sich verzahnten Ringsegmenten ausgebildet. Lager und Segmente bilden unter
Berücksichtigung der Fliehkräfte und Gasträgheit eine Labyrinthdichtung, die eine thermische
Ausdehnung, sowie eine kontrollierte Bewegung der Segmente ohne Verrutschen ermöglicht.
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Höherer Kompressionsdmck und bessere Abdichtung, keine Querschniflsvergrößerung der Zündkammer bei Verbrennung, kein Verdichten in den Gaskanal
Nocken -gesteuerter Hubkolben zur Verdichtung des Arbeitsgases, Hubkolben -gesteuertes Klappventil
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Die effektivste Kompression eines Arbeitsgases erfolgt mittels einem zylindrischen
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Hubkolben, da dieser durch die bewährten Kolbendichtungen einen Hubraum am
besten abdichten kann. Die Kompressionsstufe des Rotationskolben übernimmt dann
die Funktion eines Turboladers, der die angesaugte Luft in den Hubraum hineindrückt I
und vorkomprimiert. Vorteilhafterweise werden Hubraum und Hubkolben in der zentral
gelagerten, nicht rotierenden Konsole ausgebildet, wobei das Arbeitsgas durch die
Hubbewegung in Richtung Expansionskammer des Rotationskolbens verdichtet wird.
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Nach Verdichtung verweilt der Hubkolben für den Zeitraum der Zündung und Verbrennung am oberen Totpunkt, so dass das gezündete Arbeitsgas nicht in den Hubraum
Zurückschlagen kann. Dies wird durch eine Steuervorrichtung in der Konsole erreicht,
beispielsweise durch eine Nocke, die mit der drehenden Welle zwangsgekoppelt ist.
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VERSCHLUSS 1
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D V b d k f l t itli h d H bk lb d übt it k i D k
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Bessere Abdichtung, Schmierung und radiale Ausdehnungsmöglichkeit des Hilfekolbens in der Expansionsstufe, Ausgleich der Unwucht der Hilfskolben
Konsole mit Gleitlager für Hilfskolben und/oder radial gefederte Kolbendichtung
KOMPRESSIONSSEITE EXPANSIONSSEITE
HILFSKOLBEN
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Rotationskolbenmotoren mit rotierenden Hilfskolben zum Bilden der ArbeitsAUSTAUSCHBARES SCHWENKBARES
GLEITLAGERMODUL GLEITLAGER
kammern brin en neben einer schwer mö lichen Kolbenschmierun und axialen
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die beiden gegeneinander abwälzenden Kolben durch ihre ortsfest gelagerten ANGEPASSTE z.B. BLATT- ODER
HILFLSKOLBEN DRUCKFEDER
Wellen bei Wärmeentwicklung nicht gegeneinander ausdehnen und blockieren EXPANSIONSSTUFE
SOLE
TS-
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JG
SCHMIERSTOFF OHSE Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Abdichtung, Kolbenschmierung und Ausdehnungsmöglichkeit aller Kolben, keine seitliche Dichtung nötig, grollte Gasführungskanäle, zugänglicher Hubraum
Arbeitskolben mit zwei Flankendurchbrüchen, Konsole mit beidseitigen Lagern und diagonalen Gaskanälen
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Ein zusätzlicher radialer Flankendurchbruch auf der Kompressionsseite des Arbeitskolbens ermöglicht die effektive Abdichtung, sowie die radiale Ausdehnung aller Hilfskolben durch in der Konsole angeordnete Federungsdichtungen (Gleitlager). Da dadurch die Schieber des Arbeitskolben die Konsole in voller axialer Länge zangenförmig umgreifen und sich der Arbeitskolben aufgrund der Wellenbefestigung entsprechend axial verlängert, ist es vorteilhaft die Arbeitskammern der Expansionsstufe möglichst nahe der Wellenbefestigung anzuordnen, d.h. die Lage der Expansionsstufe mit der Lage der Kompressionsstufe zu tauschen. So wirkt die Expansionskraft nach Zündung direkt auf die nebenstehende Wellenverbindung, wodurch die Kolbenstruktur im Bereich der Schieber weniger belastet wird. Die beiden über jeweils 180° verlaufenden Flankendurchbrüche im Arbeitskolben ermöglichen einen großdimensionierten und geradlinig verlaufenden Gaskanal, der sich diagonal durch die Konsole zwischen den Kanalöffnungen der Kompressionsstufe und der Expansionsstufe erstreckt. Das begünstigt aufgrund der Gasträgheit und hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten eine großvolumige Aufnahme und Kompression von Arbeitsgas in die Konsole. Die zentrale Anordnung des
Hubkolbens in der Konsole ist vorteilhaft, da dadurch die Konsole in einem zugänglichen Bereich mittig des Hubraums, ausserhalb der Gaskanäle, Gleitlager und Arbeitskammern geteilt und zu Wartungszwecken entfernt werden kann.
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Kompakterer Motor, Abdichtung der Arbeitskammer bei gleichzeitiger Steuerung der Abgasöffnung, unabhängig vorn Hilfekolben der Kompressionsstufe
Schwenkkolben mit Fluiddurchgang zum Bilden einer Expansionskammer und Ausleiten von Arbeitsfluid
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unter den Kolben schiebt und ihn anhebt. Der Schwenkkolben ist zudem so geformt,
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Einfache mechanische Steuerung und Synchronisation der bewegten Bauteile, anforderungsgerechte flexible Abdichtung der Arbeitsraume
Synchronisierung von Hub- und Hilfskolben mittels Arbeitskolben, Labyrinthdichtung für Schwenkkolben
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Abdichtung der Arbeitskammer bei gleichzeitiger Steuerung des Arbeitsgaszulaufs, kompakter Motor ohne zylindrische Hilfskolben und Zahnräder
Schwenkkolben mit Fluiddurchgang zum Bilden einer Kompressionskammer und Einleiten von Arbeitsfluid
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Um eine mögliche Kompressionstufe des Rotationskolbenmotors ebenso kompakt ausbilden zu können wie die Expansionstufe, lässt sich das vorbeschriebene Prinzip mit der gleichen Schwenkkolbenvorrichtung für einen umgekehrten Vorgang nutzen. Dabei werden in gleicher Rotationsrichtung wie die Expansionsstufe der Arbeitskolben, der Schwenkkolben und das Hilfskolbengehäuse um 180° gedreht und somit seitenverkehrt in den Motor verbaut. Der nun auf der Kompressionsseite mit seiner steilen Schieberseite gegen den Schwenkkolben laufende Arbeitskolben, steuert die Aufwärtsbewegung des Schwenkkolbens mittels einem Nebenhilfskolben außerhalb der Arbeitskammer, wobei die Steuerkurve ebenfalls einer Evolventengeometrie folgt. Eine dazu am Schwenkkolben angeordnete Hebevorrichtung (Finger/Lifter) ist vorzugsweise mit einem Rad und/oder einer Feder ausgebildet, um ein möglichst sanftes und geräuscharmes An heben durch den umlaufenden Nebenhilfskolben zu ermöglichen. In einer anderen Ausführungsform, ist das Steuern des Schwenkkolbens auch mittels dem nebengeordneten Schwenkkolben der Expansionsstufe möglich. Im Gegensatz zur Expansionsstufe bewirkt die Steigung des Schiebers durch Drehung des Arbeitskolben, ein langsames Absenken des Schwenkkolbens, sowie das Ansaugen und/oder Einleiten von Arbeitsgas in die Ansaugkammer. Der Hilfskolben kann über eine Gehäuseöffnung von oben mit der Welle voran, in die Schwenkvorrichtung der Hilfskolbenkammer eingelegt und mittels der Federung arretiert werden.
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Geschlossener Arbeitsraum ohne äußere Hilfskolben, kompakter Motor, anpassungsfähige Dichtung für Hubbewegung und rotierende Kolbenwände
Hub-Hilfskolben mit integriertem Hubraum und zweiten Hubkolben, Labyrinthdichtung für Hubkolben
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Zündbereich innerhalb der Konsole, in dass das Arbeitsfluid zuvor verdichtet wurde. Zumin
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Automatische radiale, umlaufseitige Abdichtung zwischen Ärbeitskolben und Konsole bei z.B. thermisch bedingter Materialausdehnung
Rotor mit konischem Lagerabschnitt für ein innengelagertes Bauteil, gegeneinander axial Bewegbar
A> NORMALSTELLUNG KRAFTÜBERTRAGUNGS WÄRMEAUSDEHNUNG
R(
D
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RUCKFEDER KONSOLE
ABKÜHLUNG
Das umfangsseitige Abdichten und Schmieren eines in einem GeSCHRUMPFEN
AXIAL AXIAL
häuse drehenden Rotors oder einer in einem Rotor gelagerten Kon.E
FIXIERTER BEWEGBARE
ROTOR KONSOLE
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eine Beabstandung der Bauteile wenig sinnvoll ist, wie z.B. bei einer innerhalb des SC D AUSDEHNUNG
ROTORS DES ROTORS
Rotos gelagerten Konsole. Hierbei dient die Konsole auch zur Stabilisierung und
Führung des Rotors, der nur über einen relativ kleinen Bereich mit der sich drehenden AXIAL AXIAL
BEWEGBARER FIXIERTE
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NOCKE
STUMPFFÖRMIG
BEWEGBARE KONSOLE Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Automatische radiale, umlaufseitige Abdichtung zwischen Arbeitskolben, Gehäuse und Konsole bei z.B. thermisch bedingter Materialausdehnung
Bauteil mit konischem Lagerabschnitt für einen innen- oder zwischengelagerten Rotor, axial bewegbar
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axial bewegbar gegen den Lagerabschnitt des Rotor gelagert.
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Radiale, umlaufseitige Abdichtung zwischen Arbeitskolben, Konsole und Gehäuse, trotz von außen eingreifenden Hilfskolben
Zylindrischer Hilfskolben mit Adapter für bewegbare Bauteile mit konischem Lagerabschnitt
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Ein externer in die Arbeitskammer des Arbeitskolbens ein reifender Hilfs kolben muss
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g g ,
Seiten aralell zur Achse der Welle verlaufen (siehe Draufsicht) Hier kommen die
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Radiale, umlaufseitige Abdichtung zwischen Arbeitskolben und Gehäuse, trotz von außen eingreifenden Hilfskolben
Bewegbares Gesamtgehäuse oder Gehäuseteil mit konischem Lagerabschnitt für Rotor und Hilfskolben
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Aus diesem Grund ist die Hilfskolbenwelle (hier Schwenkachse) in einem Gleitlager
DAS UNBEWEGLICHE GEHÄUSETEIL
gelagert, wobei eine Wellenverlängerung pro Hilfskolben mit einem Justier-Rad verbunden KANN IN RADIALE RICHTUNG ist, das in einer Laufrille im Arbeitskolben läuft und dadurch den Hilfskolben genau über FEDERND GEGEN DAS BEWEGBARE
GEHÄUSETEIL GELAGERTSEIN
der Arbeitskammer zentriert (siehe unten). Eine wesentliche Vereinfachung und damit
AXIAL BEWEGBARES
Verbesserung ist die Möglichkeit, das Gehäuse zumindest in zwei Bereiche zu Teilen, GESAMTGEHÄUSE wobei der hilfskolbenlagernde Gehäuseteil feststeht und der andere Gehäuseteil zum
Abdichten der Arbeitskammern axial bewegbar den Arbeitskolben umfasst (siehe oben).
JFRILLE
\
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ARBEITSKOLBEN Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Kontrollierte dynamische, selbregulierende Abdichtung durch Druckumlaufschmierung ohne Kontaminierung der Arbeitskammer mit Schmierstoff
Hydrodynamischer Spielausgleich zum selbstätigen Justieren eines voreingestellten Spiels (Spaltmaß)
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Ausführung Vers. 5a - 2017. Aufgrund der beweglichen Gehäuseteile ist der Motor bevorzugt in einem schützendem Gesamtgehäuse verbaut
Gesamtübersicht der Motorausführung mit schwenkbaren Hilfskolben und konisch gelagerten Bauteilen
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Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Dynamische Abdichtung von rotierenden Bauteilen mit Arbeitskammer für Fluidstoffe, insbesondere für Motoren, Pumpert, Turbinen, Messvorrichtungen.
Anwendungs- und Ausführungsbeispiele für konisch gelagerte Rotoren mit Arbeitskammer für Fluidstoffe
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ARBEITSKAMMER- Alle Lösungen, insbesondere die Lösungen mit einem konischen Lagerabschnitt, umfassen
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Alle gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur exemplarisch und können auch ohne Kompressionsstufe und/oder Expansionsstufe ausgebildet sein. Ein Rotor kann beliebig ausgebildet
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ROTORLAGERUNGSTEIL Technologiekonzept und Lösungen: RB Rotationskolbenmotor
Kurzzusammenfassung der Entwicklungsschritte und der einzelnen unabhängigen Lösungen:
Große Kontaktfläche und Kraft bei kompakter Bauart, dynamische Anpassung bei gleichmäßigerem Abrieb, schnelles Bremsen und/oder Koppeln
Weitere Ausführungsbeispiele mit konischem Lagerabschnitt mit oder ohne Arbeitskammer für Fluidstoffe
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Anlage 1 a Stand 06.09.2015 (aus Präsentation RB Holding GmbH)
Beteiligung der RB-Holding GmbH, Oldenburg
Entwicklung - Rotationskolbenmotor
Schutzrechteinhaber Brands & Products IPR-Holding GmbH & Co. KG
RB-Holding GmbH per Vertrag mit 24% beteiligt
Patentanmeldungen / Titel:
“Rotationskolbenmotor” “Verbrennungsmotor”
Entwickler/Erfinder: Dipl. Ing. Peter Hruschka DE Entwickler/Erfinder: Dipl. Ing. Peter Hruschka DE
Schutzrechtsart: deutsches erteiltes Patent Schutzrechtsart: Schweiz Patentanmeldung
Aktenzeichen: 102010006466 Aktenzeichen: 004/2006
Titel: Rotationskolbenmotor Titel: Verbrennungsmotor
Anmeldetag: 01.02.2010 Anmeldetag: 11.12.2006
Eingetragen: 07.11.2013
Schutzrechtsart: intern. Patentanmeldung (PCT)
Schutzrechtsart: intern. Patentanmeldung (PCT) Aktenzeichen: PCT/EP2007/010548
Aktenzeichen: PCT/EP2011/000441 Titel: Verbrennungsmotor
Titel: Rotationskolbenmotor Anmeldetag: 05.12.2007
Anmeldetag: 01.02.2011
Schutzrechtsart: US-Patentanmeldung
Schutzrechtsart: europäische Patentanmeldung Aktenzeichen: 14/272,857
Aktenzeichen: 11704534.4 Titel: Internal Combustion Engine
Titel: Rotationskolbenmotor Anmeldetag: 03.09.2012
Anmeldetag: 31.08.2012
Schutzrechtsart: chinesische Patentanmeldung
Aktenzeichen: 201180016615.9
Titel: Rotary Piston Engine
Anmeldetag: 03.09.2012
Schutzrechtsart: Russische Föderat. erteiltes Patent
Aktenzeichen: 2012137175
Titel: Rotary Piston Engine
Anmeldetag: 03.09.2012
Eingetragen: 14.05.2015
Schutzrechtsart: indische Patentanmeldung
Aktenzeichen: 2484/KOLN/2012
Titel: Rotary Piston Engine
Anmeldetag: 03.09.2012
Schutzrechtsart: Koreanisches erteiltes Patent
Aktenzeichen: 10-2012-7023729
Titel: Rotary Piston Engine
Anmeldetag: 03.09.2012
Eingetragen: 22.05.2015 Anlage 1 b Stand 06.09.2015 (aus Präsentation RB Holding GmbH)
Schutzrechte der RB-Holding GmbH, Oldenburg
Entwicklung - Rotationskolbenmotor
Brands & Products IPR-Holding GmbH & Co. KG ist per Vertrag mit 25% beteiligt. Patentanmeldungen / Titel:
“Rotationskolbenmotor, insbesondere mit zündkammerumlaufenden Rotationskolben”
Entwickler/Erfinder: Glenn Rolus Borgward DE
Schutzrechtsart: deutsche Patentanmeldung
Aktenzeichen: 102011109966.6
Titel: Rotationskolbenmotor, insbesondere
mit zündkammeruml. Rotationskolben
Anmeldetag: 02.08.2011
Schutzrechtsart: intern. Patentanmeldung (PCT)
Aktenzeichen: PCT/EP2012/065158
Titel: Rotationskolbenmotor, insbesondere
mit zündkammeruml. Rotationskolben
Anmeldetag: 02.08.2012
Schutzrechtsart: europäische Patentanmeldung
Aktenzeichen: 12742918.1
Titel: Rotationskolbenmotor, insbesondere
mit zündkammeruml. Rotationskolben
Anmeldetag: 27.02.2014
Schutzrechtsart: US-Patentanmeldung
Aktenzeichen: 14/236,808
Titel: Rotary Piston Engine, in Parti cular with
Rotary Pistons Circulating About the
Ignition Chamber
Anmeldetag: 03.02.2014
Schutzrechtsart: chinesische Patentanmeldung
Aktenzeichen: 201280048555.2
Titel: Rotary Piston Engine, in Particular with
Rotary Pistons Circulating About the
Ignition Chamber
Anmeldetag: 03.03.2014
Schutzrechtsart: Russische Föderat. Patentanmeld.
Aktenzeichen: 2014107782
Titel: Rotary Piston Engine, in Particular with
Rotary Pistons Circulating About the
Ignition Chamber
Anmeldetag: 28.02.2014
Schutzrechtsart: indische Patentanmeldung
Aktenzeichen: 1627/CHEN P/2014
Titel: Rotary Piston Engine, in Particular with
Rotary Pistons Circulating About the
Ignition Chamber
Anmeldetag: 28.02.2014 Anlage 1c Stand 06.09.2015 (aus Präsentation RB Holding GmbH)
Schutzrechte der RB-Holding GmbH, Oldenburg
Entwicklung - Rotationskolbenmotor
Brands & Products IPR-Holding GmbH & Co. KG ist per Vertrag mit 25% beteiligt. Patentanmeldungen / Titel:
“RB-Rotationskolbenmotor”
Entwickler/Erfinder: Glenn Rolus Borgward DE
Schutzrechtsart: deutsche Patentanmeldung
Aktenzeichen: 102013002311.4
Titel: RB-Rotationskolbenmotor
Anmeldetag: 02.08.2011
Schutzrechtsart: intern. Patentanmeldung (PCT)
Aktenzeichen: PCT /EP2014/052481
Titel: RB-Rotationskolbenmotor
Anmeldetag: 07.02.2014
Schutzrechtsart: europäische Patentanmeldung
Aktenzeichen: EP14704316.0
Titel: RB-Rotationskolbenmotor
Anmeldetag: 21.08.2015
Schutzrechtsart: US-Patentanmeldung
Aktenzeichen: 14/766,601
Titel: RB-Rotary Piston Engine
Anmeldetag: 07.08.2015
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Claims

Rotationsvorrichtung
Anmerkungen zur Beschreibung
Die einzelnen technischen Lösungen aus der Beschreibung sind alle miteinander kombinierbar.
Die einzelnen technischen Lösungen aus der Beschreibung sind Gegenstand eigener unabhängiger Schutzansprüche.
Der Schutzumfang der einzelnen Erfindungen ist nicht auf beispielhaft gezeigten Ausführungs- formen (z.B. als Motor, mit einer Konsole, mit einer Kompressions- und Expansionsstufe oder einer bestimmten Kolbenform eingeschränkt, sondern umfasst ganz allgemein
Rotationsvorrichtungen.
Begriffe und Definitionen
Arbeitsfluid = Arbeitsgas oder Arbeitsflüssigkeit
Schmierstoffschieber = auch Abweiser zum Freihalten bestimmter Bereiche (z.B. eine Arbeitskammer) von Schmierstoffen (z.B. Öl, Graphit etc.) und/oder Verbrennungsrückständen (z.B. Ruß) oder Bremsrückstände (z.B. Materialabrieb).
Schmierstoffrille = Nut oder längliche Vertiefung oder Schmierstoffbahn.
Rotor (3) = drehbares oder rotierbares Bauteil
Konsole (5) = ein Bauteil, das mit einem Hilfskolben (Rotationskolben, Schwenkkolben, Hubkolben) und/oder mit einem Rotor (3) Zusammenwirken und als Bestandteil des Gehäuses oder als separates Bauteil fest oder beweglich gegen, am oder im Rotor (3) gelagert ist und gemeinsam mit dem Rotor (3) zumindest eine Arbeitskammer bildet, oder anders ausgeführt, gemeinsam mit dem Rotor (3) als Bremse, Ventil und/oder Kupplung Zusammenwirken. Die Konsole kann in axialer Richtung beweglich und/oder um eine Achse dreh- oder rotierbar sein.
Gehäuseteil = separater Teil eines Gehäuses (2) der Rotationskolbenvorrichtung, der z.B. zum Abdichten einer Arbeitskammer oder zum Bremsen und/oder Kuppeln oder für eine
Ventilvorrichtung speziell ausgeführt ist (z.B. konisch, beweglich). Das Gehäuseteil kann auch ein Gehäuse im Gehäuse sein, oder als bewegliche Komponente eines Gehäuses nur teilweiseweise ein Rotor (3), einen Hilfskolben (4) oder eine Konsole (5) oder ein bewegliches Bauteil umgeben.
Bezugszeichenliste
1 Rotationsvorrichtung
2 Gehäuse
3 Rotor
4a Hilfskolben (rotierbar)
4b Hilfskolben (schwenkbar)
4c Nebenhilfskolben
4d Hilfskolben (Hubbewegung, linear hin- und herbewegbar)
5 Konsole
6 Dichtungseinrichtung
7 Hubkolbenvorrichtung Ansprüche
1. Rotationsvorrichtung (1 ) mit einem Gehäuse (2) und wenigstens einem Rotor (3), der in dem Gehäuse (2) unter Ausbildung wenigstens einer Arbeitskammer zumindest zur Aufnahme eines Arbeitsfluids ausgebildet ist.
2. Rotationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder zumindest ein Teil des Gehäuses (2) bzw. Gehäuseteil wenigstens einen konischen Lagerabschnitt aufweist.
3. Rotationsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) an oder um wenigstens eine an dem
Gehäuse (2) oder zumindest Gehäuseteil festlegbare Konsole (5) rotierbar gelagert ist.
4. Rotationsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) zur Ausbildung der Arbeitskammer mit wenigstens einem um eine Rotationsachse rotierbaren Hilfskolben (4a) zusammenwirkt.
5. Rotationsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) zur Ausbildung der Arbeitskammer mit wenigstens einem um eine Schwenkachse schwenkbaren Hilfskolben (4b) zusammenwirkt.
6. Rotationsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) zur Ausbildung der Arbeitskammer mit wenigstens einer Hub-Hilfskolbenvorrichtung (4d) zusammenwirkt.
7. Rotationsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) wenigstens eine ringförmige und aus
Ringsegmenten bestehende Dichtungseinrichtung (6) aufweist.
8. Rotationsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsvorrichtung (1 ) wenigstens eine
Hubkolbenvorrichtung (7) zur Kompression und/oder Expansion des Arbeitsfluides aufweist.
9. Rotationsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsvorrichtung (1 ) wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Der Rotor der Rotationsvorrichtung (3) ist ein Arbeitskolben, ein
Rotationskolben, ein Drehkolben, ein Kreiskolben, eine Turbine zum Aufnehmen, Fördern, Komprimieren, Expandieren, Zünden und/oder Verbrennen des Arbeitsfluids oder ein Arbeitskolben, ein Rotationskolben, ein Drehkolben, ein Kreiskolben, ein Schwenkkolben, ein Pendelkolben, eine Schaufel, ein Propeller, ein Rad, eine Welle, eine Schraube, eine Turbine oder ein Getriebe zum Aufnehmen, Pumpen, Fördern und/oder zum Messen eines Arbeitsfluids. b. Der Rotor (3) bildet in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse (2) oder einem Gehäuseteil, der Konsole (5), dem Hilfskolben (4), der Dichtungseinrichtung (6) und/oder der Hubkolbenvorrichtung (7) zumindest eine Arbeitskammer mit veränderlichen Volumen. c. Der Rotor (3) ist mit einer Welle verbunden, die die Rotationsachse des Rotors (3) bildet. d. Der Rotor (3) ist mit einer Welle zwangsgekoppelt, wobei der Rotor (3) die Drehung der Welle veranlasst. e. Der Rotor (3) ist mit einer Welle zwangsgekoppelt, wobei die Welle von dem Rotor (3) angetrieben wird, der Rotor (3) jedoch in axialer Richtung gegenüber der Welle bewegbar ist. f. Der Rotor (3) umfasst wenigstens einen weiblichen Eingriffsabschnitt zur
Bildung der Arbeitskammer, vorzugsweise in einer Mantelfläche des Rotors (3), wobei der weibliche Eingriffsabschnitt bevorzugt die Mantelfläche des Rotors (3) durchdringt. g. Der Rotor (3) umfasst wenigstens zwei weibliche Eingriffsabschnitte zur
Bildung zweier Arbeitskammern, vorzugsweise in einer Mantelfläche des Rotors (3), wobei die weiblichen Eingriffsabschnitte bevorzugt in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung zu einer Rotationsachse des Rotors (3) beabstandet sind. h. Wenigstens eine Arbeitskammer der Rotationsvorrichtung erstreckt sich zum Vermeiden von ringförmigen Einfräsungen in ein Gegenlager durch einen Schmierstoffschieber, ringförmige Dichtungsteile und/oder Schmierstoffrillen in Umfangsrichtung diagonal über eine Mantelfläche des Rotors (3) und/oder zum Verbessern des Gasflusses (z.B. größere Gasführungskanäle, kürzere Gasführungswege) diagonal durch die Konsole (3). i. Die Rotationsvorrichtung (1 ) umfasst wenigstens eine Schmierstoffrille, die den Schmierstoff zwischen dem Rotor (3), der Konsole (5) und/oder dem Gehäuse (2) in dafür vorgesehene Bahnen (Richtungen) führt, vorzugsweise entlang einer kontinuierlichen oder vollumfänglich geschlossenen Linie, vorzugsweise an einem Innenumfang und/oder einem Außenumfang des Rotors (3) und/oder der Konsole oder an einem Innenumfang des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils. j. Die Rotationsvorrichtung (1 ) umfasst wenigstens einen Schmierstoffschieber, der die Arbeitskammer zumindest abschnittsweise umgibt, vorzugsweise entlang einer kontinuierlichen oder vollumfänglich geschlossenen Linie, bevorzugt an dem in Rotationsrichtung des Rotors (3) vorderen und/oder hinteren Ende und/oder der in Rotationsrichtung linken und/oder rechten Seite, vorzugsweise an einem Innenumfang und/oder einem Außenumfang des Rotors (3) und/oder der Konsole oder an einem Innenumfang des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils. k. Das Gehäuse (2) oder zumindest ein Gehäuseteil umfasst im Bereich der
Arbeitskammer des Rotors (3) eine Vertiefung und/oder Lager zum
Aufnehmen, Lagern und/oder Stabilisieren eines Hilfkolbens in der
Arbeitskammer und/oder zum fluiddichten Abdichten der Arbeitskammer im Bereich zwischen dem Hilfskolben und dem Gehäuse.
L. Die Rotationsvorrichtung (1 ) ist ein Verbrennungsmotor oder Bestandteil
davon, insbesondere eines Rotations-, Kreis-, Drehkolbenmotors oder
Hubkolbenmotors. m. Die Rotationsvorrichtung (1 ) ist eine Dampfmaschine oder ein Bestandteil davon. n. Die Rotationsvorrichtung (1 ) ist ein Düsen- oder Turbinentriebwerk oder ein Bestandteil davon. o. Die Rotationsvorrichtung (1 ) ist eine Pumpe zum Fördern und/oder Befödern eines Arbeitsfluids, oder ist ein Bestandteil einer solchen Pumpe. p. Die Rotationsvorrichtung (1 ) ist eine Messvorrichtung zum vorzugsweise
Messen des Volumens, bzw. der Quantität eines durchlaufenden Arbeitsfluids, oder ist ein Bestandteil solch einer Messvorrichtung.
10. Rotationsvorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der darauf rückbezogenen
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder zumindest der Gehäuseteil mit konischem
Lagerabschnitt wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Der konische Lagerabschnitt befindet sich an einer Mantelfläche des Rotors (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil. b. Der konische Lagerabschnitt befindet sich an einem Innenumfang
und/oder einem Außenumfang des Rotors (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil. c. Der konische Lagerabschnitt des Rotors (3) ist an einem
Gegenlagerabschnitt des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils und/oder an einem Gegenlagerabschnitt einer Konsole (5) gemäß Anspruch 3 rotierbar gelagert, wobei der Gegenlagerabschnitt vorzugsweise eine zu dem konischen Lagerabschnitt komplementäre konische Form aufweist. d. Der konische Lagerabschnitt des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils ist an einem Gegenlagerabschnitt des Rotors (3) und/oder an einem Gegenlagerabschnitt einer Konsole (5) gelagert, wobei der
Gegenlagerabschnitt vorzugsweise eine zu dem konischen
Lagerabschnitt komplementäre konische Form aufweist. e. Der Rotor (3) ist relativ zu dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil und/oder einer Konsole (5) gemäß Anspruch 3 bewegbar, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), so dass sich bei thermisch bedingter Materialausdehnung zusammenwirkende Bauteile relativ zueinander bewegen und abdichten können. f. Das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil ist relativ zu dem Rotor (3)
und/oder einer Konsole (5) bewegbar, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), so dass sich bei thermisch bedingter Materialausdehnung zusammenwirkende Bauteile relativ zueinander bewegen und abdichten können. g. Der Rotor (3) ist vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der
Rotationsachse des Rotors (3) federnd gegenüber dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil und/oder einer Konsole (5) gelagert, verspannt und/oder vorgespannt. h. Das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil ist vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3) federnd gegenüber dem Rotor (3) und/oder einer Konsole (5) gelagert, verspannt und/oder vorgespannt. i. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil ist
zumindest abschnittsweise als Kegelstumpf ausgebildet. j. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil wirkt mit einer Vorrichtung zusammen, die eine vorzugsweise axiale Bewegung des Rotors (3) und/oder des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils bewirkt oder steuert. k. Die Vorrichtung zum Bewegen des Rotors (3) und/oder des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils ist eine Federungsvorrichtung, eine
Kraftübertragungsvorrichtung oder Stellvorrichtung und arbeitet federelastisch, mechanisch, elektrisch, hydraulisch und/oder
pneumatisch.
L. Die Vorrichtung zum Bewegen des Rotors (3) und/oder des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils ist ein Stellmotor. m. Der Rotor (3) ist derart ausgebildet und beweglich gelagert, dass die Kraftübertragungsvorrichtung, die Stellvorrichtung und/oder die
Federung den Rotor (3) mit einem vorgesehen Druck, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), gegen den Gegenlagerabschnitt der Konsole (5) gemäß Anspruch 3 und/oder des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils drücken oder druckentlasten kann. n. Das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil ist derart ausgebildet und
beweglich gelagert, dass die Kraftübertragungsvorrichtung, die
Stellvorrichtung und/oder die Federung das Gehäuse (2) oder
Gehäuseteil mit einem vorgesehen Druck, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), gegen den Gegenlagerabschnitt der Konsole (5) gemäß Anspruch 3 und/oder des Rotors (3) drücken oder druckentlasten kann. o. Die Vorrichtung zum Bewegen des Rotors (3) und/oder des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils wird über zumindest einen Sensor gesteuert oder beeinflusst, der den Reibungswiderstand, die Flaftreibung, den Bremsdruck, die Temperatur, die Umdrehungszahl, den Gasdruck, das Gasgemisch, die Viskosität des Schmierstoffes und/oder die Dichtigkeit zwischen dem Rotor (3) und der Konsole (5) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil messen und/oder auswerten kann. p. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil umfasst wenigstens einen Schmierstoffschieber, der eine Eintrittsöffnung, eine Austrittsöffnung und/oder eine Arbeitskammer zumindest
abschnittsweise umgibt, vorzugsweise entlang einer kontinuierlichen oder vollumfänglich geschlossenen Linie. q. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil umfasst wenigstens eine Schmierstoffrille, die den Schmierstoff zwischen dem Rotor (3), der Konsole (5) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil in dafür vorgesehene Bahnen (Richtungen) führt, vorzugsweise entlang einer kontinuierlichen oder vollumfänglich geschlossenen Linie. r. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil umfasst zumindest eine Vertiefung zum Verringern von
Reibungswiederständen, der Flaftreibung oder Adhäsionskräften, vorzugsweise entlang einer Mantelfläche und/oder umlaufseitig des Rotors (3), an einem Innenumfang und/oder einem Außenumfang, wobei vorzugsweise die Länge, Tiefe, Breite, Höhe und/oder Richtung der Vertiefung über seine umlaufseitige Erstreckung variiert und/oder unterbrochen ist. s. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil umfasst zumindest ein Profil zum Verringern von Reibungswiederständen, der Haftreibung oder Adhäsionskräften, vorzugsweise entlang einer Mantelfläche und/oder umlaufseitig des Rotors (3), an einem
Innenumfang und/oder einem Außenumfang, wobei das Profil positiv (erhaben) und/oder negativ (als Vertiefung) ausgebildet ist. t. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil umfasst einen Zündbereich, eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung und/oder eine Zündvorrichtung zum Zünden des Arbeitsfluids. u. Der Rotor (3) und/oder das Gehäuse (2) oder Gehäuseteil umfasst eine Vorrichtung oder ist Ausgebildet zum Durchleiten von Schmiermittel und/oder zum Durchleiten von Kühlmittel.
11. Rotationsvorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der darauf rückbezogenen vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (5) wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Das Arbeitsfluid wird zur Aufnahme, Förderung, Kompression,
Zündung, Verbrennung, Expansion und/oder Durchleitung und
Messung in die Konsole (5) geleitet, vorzugsweise durch den Rotor (3), wobei der Rotor (3) bevorzugt die Einlassöffnung und/oder die
Auslassöffnung der Konsole (5) zweitweise verschließt und zweitweise freigibt, besonders bevorzugt derart, dass das Arbeitsfluid nur in einer Richtung durch die Konsole (5) geleitet werden kann. b. Die Konsole (5) bildet gemeinsam mit dem Rotor (3) und dem Gehäuse (2) oder zumindest einem Gehäuseteil und/oder einem Hilfskolben (4a, 4b, 4d) gemäß Anspruch 4,5 oder 6 und/oder einer
Hubkolbenvorrichtung (7) gemäß Anspruch 8 die wenigstens eine Arbeitskammer. c. Die Konsole (5) ist radial innerhalb des Rotors (3) angeordnet. d. Die Konsole (5) ist gegenüber dem Rotor (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil verstellbar. e. Die Konsole (5) weist wenigstens einen konischen Lagerabschnitt auf. f. Der konische Lagerabschnitt befindet sich an einer Mantelfläche der Konsole (5). g. Der konische Lagerabschnitt befindet sich an einem Innenumfang
und/oder einem Außenumfang der Konsole (5). h. Der konische Lagerabschnitt ist an einem Gegenlagerabschnitt des Gehäuses (2) oder zumindest eines Gehäuseteils und/oder an einem Gegenlagerabschnitt des Rotors (3) gelagert, wobei der Gegenlagerabschnitt vorzugsweise eine zu dem konischen
Lagerabschnitt komplementäre konische Form aufweist. i. Die Konsole (5) ist zumindest abschnittsweise als Kegelstumpf
ausgebildet. j. Die Konsole (5) umfasst im Bereich der Arbeitskammer des Rotors (3) eine Vertiefung und/oder ein Lager zum Aufnehmen, Lagern und/oder Stabilisieren eines Hilfskolbens in der Arbeitskammer und/oder zum fluiddichten Abdichten der Arbeitskammer im Bereich zwischen dem Hilfskolben und der Konsole. k. Die Konsole (5) weist wenigstens einen Gleitlagerabschnitt auf, der ausgebildet ist, um mit einem Hilfskolben (4a, 4b) gemäß Anspruch 4 oder 5 zusammenzuwirken, wobei der Gleitlagerabschnitt wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:
I. Der Gleitlagerabschnitt ist um eine Schwenkachse schwenkbar an der Konsole (5) gelagert, wobei die Schwenkachse vorzugsweise in Rotationsrichtung des Rotors (3) am vorderen Ende des Gleitlagerabschnitts angeordnet ist.
II. Der Gleitlagerabschnitt ist aus einem federelastischen Material ausgebildet.
III. Der Gleitlagerabschnitt ist an der Mantelfläche der Konsole (5) angeordnet.
IV. Der Gleitlagerabschnitt erstreckt sich in einer unbelasteten
Ausgangsstellung im Wesentlichen bündig oder darüber hinaus zu einer in Rotationsrichtung des Rotors (3) vorderen und/oder hinteren Oberfläche des Rotors (3).
V. Der Gleitlagerabschnitt erstreckt sich in einer unbelasteten
Ausgangsstellung im Wesentlichen bündig oder darüber hinaus mit einer in Rotationsrichtung des Rotors (3) linken und/oder rechten Oberfläche des Arbeitskolbens (3).
VI. Der Gleitlagerabschnitt ist durch Kontakt mit dem Hilfskolben (4a, 4b) aus der unbelasteten Ausgangsstellung auslenkbar und nach der Auslenkung selbsttätig in die Ausgangsstellung rückführbar.
VII. Der Gleitlagerabschnitt weist eine Abmessung in axialer
Richtung und/oder in Umfangsrichtung auf, die auf eine
Abmessung des Hilfskolbens (4a, 4b) abgestimmt ist, wobei ein möglicher axialer Bewegungsspielraum des Rotors (3) und/oder der Konsole berücksichtigt ist.
VIII. Der Gleitlagerabschnitt ist zwischen den Achsen des
Arbeitskolbens (3) und des Hilfskolbens (4a, 4b) angeordnet.
IX. Der Gleitlagerabschnitt weist eine Kontaktfläche auf, die zur Achse des Hilfskolbens (4a, 4b) konkav ausgebildet ist, wobei ein Krümmungsradius der Kontaktfläche vorzugsweise größer ist als ein Krümmungsradius der Mantelfläche des Hilfskolbens (4a, 4b).
X. Der Gleitlagerabschnitt wird aus der Konsole (5) mit
Schmierstoff versorgt, wobei vorzugsweise in einer
Kontaktfläche eine Schmierstofföffnung ausgebildet ist.
XI. Der Gleitlagerabschnitt ist in radialer Richtung zur Achse des Hilfskolbens (4a, 4b) federnd gelagert und/oder vorgespannt, vorzugsweise durch eine Schraubenfeder und/oder durch eine Blattfeder.
XII. Die Konsole (5) umfasst zwei Gleitlagerabschnitte, die in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse des Rotors (3) versetzt einander angeordnet sind.
L. Die Konsole (5) umfasst eine Hubkolbenvorrichtung (7) gemäß
Anspruch 6 oder 8, wobei die Hubkolbenvorrichtung (7) vorzugsweise im Inneren der Konsole (5) angeordnet ist, wobei die Einlassöffnung und/oder die Auslassöffnung der Hubkolbenvorrichtung (7) bevorzugt in der Mantelfläche der Konsole (5) ausgebildet ist/sind. m. Die Konsole (5) ist relativ zu dem Gehäuse (2) oder zumindest zu
einem Gehäuseteil und/oder einem Rotor (3) bewegbar, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), so dass sich bei thermisch bedingter Materialausdehnung
zusammenwirkende Bauteile relativ zueinander bewegen und abdichten können. n. Die Konsole (5) ist vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3) beweglich gegenüber dem Gehäuse (2) oder zumindest einem Gehäuseteil und/oder dem Rotor (3), einem Hubkolben und/oder einem Hilfskolben (4a, 4b, 4d) gelagert. o. Die Konsole (5) ist federnd gegenüber dem Gehäuse (2) oder
zumindest einem Gehäuseteil gelagert, verspannt und/oder
vorgespannt. p. Die Konsole (5) ist vorzugsweise in axialer Richtung zur
Rotationsachse des Rotors (3) federnd gegenüber dem Rotor (3) gelagert, verspannt und/oder oder vorgespannt. q. Die Konsole (5) wirkt mit einer Vorrichtung zusammen, die eine
vorzugsweise axiale Bewegung der Konsole (5) steuert. r. Die Vorrichtung zum Bewegen der Konsole (5), ist vorzugsweise eine Stellvorrichtung und arbeitet mechanisch, elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch. s. Die Vorrichtung zum Bewegen der Konsole (5) ist ein Stellmotor
und/oder eine Kraftübertragungsvorrichtung. t. Die Konsole (5) ist derart ausgebildet und beweglich gelagert, dass eine Stellvorrichtung oder Kraftübertragungsvorrichtung und/oder eine Federung die Konsole (5) mit einem vorgesehenen Druck,
vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), gegen den Gegenlagerabschnitt des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils und/oder des Rotors (3) drücken oder druckentlasten kann. u. Die Vorrichtung zum Bewegen der Konsole (5) wird über zumindest einen Sensor gesteuert oder beeinflusst, der den
Reibungswiederstand, Bremsdruck, die Temperatur, die
Umdrehungszahl, den Gasdruck, das Gasgemisch, die Viskosität des Schmierstoffes und/oder die Dichtigkeit zwischen Konsole (5) und dem Rotor (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteils messen und/oder auswerten kann. v. Die Konsole (5) umfasst wenigstens einen Schmierstoffschieber, der eine Eintrittsöffnung, eine Austrittsöffnung und/oder eine
Arbeitskammer zumindest abschnittsweise umgibt, vorzugsweise entlang einer kontinuierlichen oder vollumfänglich geschlossenen Linie. w. Die Konsole (5) umfasst wenigstens eine Schmierstoffrille, die den
Schmierstoff zwischen Konsole (5) und dem Rotor (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil in dafür vorgesehene Bahnen
(Richtungen) führt, vorzugsweise entlang einer kontinuierlichen oder vollumfänglich geschlossenen Linie. x. Die Konsole (5) umfasst zumindest eine Vertiefung oder Erhöhung zum Verringern von Reibungswiederständen oder Adhäsionskräften, vorzugsweise entlang einer Mantelfläche und/oder umlaufseitig an einem Innenumfang und/oder einem Außenumfang der Konsole (5), wobei zumindest die Vertiefung vorzugsweise bezüglich der Länge, Tiefe, Breite, Höhe und/oder Richtung der Vertiefung über seine umlaufseitige Erstreckung variiert und/oder unterbrochen ist. y. Die Konsole (5) umfasst einen Zündbereich, eine Brennstoff- Einspritzvorrichtung und/oder eine Zündvorrichtung zum Zünden des Arbeitsfluids. z. Die Konsole (5) umfasst ein Vorrichtung und/oder ist ausgebildet zum Durchleiten von Schmiermittel und/oder zum Durchleiten von
Kühlmittel.
12. Rotationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 4 oder einem der darauf rückbezogenen vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Hilfskolben (4a) wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Der Hilfskolben (4a) ist um eine zur Rotationsachse des Rotors (3) parallele Rotationsachse rotierbar. b. Die Rotationsachse des Hilfskolbens (4a) ist exakt oder im
Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Rotors (3) ausgerichtet. c. Die Rotationsachse des Hilfskolbens (4a) ist exakt oder im
Wesentlichen parallel zur konischen Form der Mantelfläche des Rotors (3) ausgerichtet. d. Die Rotationsbewegung des Hilfskolbens (4a) ist mit der
Rotationsbewegung des Rotors (3) zwangsgekoppelt. e. Der Hilfskolben (4a) umfasst einen männlichen Eingriffsabschnitt, der zum Eingriff in einen komplementären weiblichen Eingriffsabschnitt des Rotors (3) ausgebildet ist, wobei die Bewegungen des Hilfskolbens (4a) und des Rotors (3) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der männliche Eingriffsabschnitt regelmäßig, vorzugsweise bei jeder Umdrehung des Rotors (3) in den entsprechenden weiblichen
Eingriffsabschnitt des Rotors (3) eindringt. f. Der Hilfskolben (4a) ist zumindest abschnittsweise in einer an der
Konsole (5) gemäß Anspruch 3 ausgebildeten Aufnahme aufnehmbar. g. Der Abstand der Rotationsachse des Rotors (3) zur Rotationsachse des Hilfskolbens (4a) ist einstellbar. h. Der Hilfskolben (4a) ist in einer axialen Richtung zur Rotationsachse des Rotors (3) gegenüber dem Rotor (3) fixiert, oder so ausgebildet, dass sich der Hilfskolben axial bewegen und sich axialen Bewegungen des Rotors (3) und/oder thermisch bedingten Veränderungen der Arbeitskammer anpassen kann, vorzugsweise derart dass der
Hilfskolben axial gesehen immer mittig der Arbeitskammer befindet. i. Mehrere Hilfskolben (4a) wirken mit dem Rotor (3) zur Bildung mehrerer Arbeitskammern zusammen, wobei die Hilfskolben (4a) vorzugsweise in regelmäßigen Winkelabständen um die Rotationsachse des Rotors (3) angeordnet sind. j. Der Hilfskolben ist zur Aufnahme und/oder Lagerung von gefederten Dichtungsteilen ausgebildet, wobei der Hilfskolben und/oder die Dichtungsteile wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweisen:
I. Die gefederten Dichtungsteile bilden eine Labyrinthdichtung.
II. Die gefederten Dichtungsteile bilden eine wirksame Dichtung zwischen dem Hilfskolben und der Arbeitskammerwand des Rotors (3) und/oder zwischen dem Hilfskolben und der
Gehäusewand, wobei sich die Dichtungsteile in axialer oder radialer Richtung bewegen können um sich veränderten Dichtungsräumen (Spaltmaßen) anzupassen.
III. Die gefederten Dichtungsteile sind in taschenförmigen
Kammern des Hilfskolbens beweglich gelagert.
IV. Die gefederten Dichtungsteile sind zumindest Abschnittsweise miteinander verbunden.
V. Zumindest ein Dichtungsteil hat eine abgeschrägte Kante zum Einfädeln des Hilfskolbens in die Arbeitskammer des Rotors (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteils.
VI. Die gefederten Dichtungsteile sind miteinander verbunden, wobei die Dichtungsteile sich ausdehnen können, ohne sich gegenseitig zu behindern.
VII. Die gefederten Dichtungsteile sind derart miteinander
verbunden, dass zumindest ein Dichtungsteil die anderen Dichtungsteile führt.
VIII. Der Hilfskolben ist ausgebildet, dass sich ein im Hilfskolben gelagertes Dichtungsteil, in nur dafür vorgesehene Richtungen bewegen und/oder ausdehnen kann.
13. Rotationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 5 oder einem der darauf rückbezogenen vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schwenkbare Hilfskolben (4b) wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Die Schwenkachse des Hilfskolbens (4b) ist exakt oder im
Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Rotors (3) ausgerichtet. b. Die Schwenkachse des Hilfskolbens (4b) ist exakt oder im
Wesentlichen parallel zur konischen Form der Mantelfläche des Rotors (3) ausgerichtet. c. Der schwenkbare Hilfskolben (4b) umfasst einen Eingriffsabschnitt, der bei Rotation des Rotors (3) mit diesem zusammenwirkt. d. Der schwenkbare Hilfskolben (4b) umfasst einen männlichen
Eingriffsabschnitt, der zum Eingriff in einen komplementären weiblichen Eingriffsabschnitt des Rotors (3) ausgebildet ist, wobei die
Bewegungen des Hilfskolbens (4b) und des Rotors (3) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der männliche Eingriffsabschnitt regelmäßig, vorzugsweise bei jeder Umdrehung des Rotors (3) in den entsprechenden weiblichen Eingriffsabschnitt des Rotors (3) eindringt. e. Der schwenkbare Hilfskolben (4b) ist zumindest abschnittsweise in einer an der Konsole (5) gemäß Anspruch 3 ausgebildeten Aufnahme aufnehmbar. f. Die Schwenkachse des Hilfskolbens (4b) ist in Drehrichtung des Rotors (3) vor dem mit dem Rotor (3) zusammenwirkenden Eingriffsabschnitt des Hilfskolbens (4b) angeordnet. g. Die Schwenkachse ist in Drehrichtung des Rotors (3) hinter dem mit dem Rotor (3) zusammenwirkenden Eingriffsabschnitt des Hilfskolbens (4b) angeordnet. h. Die Schwenkbewegung des Hilfskolbens (4b) ist gegenüber dem Rotor (3) zwangsgekoppelt. i. Die Schwenkbewegung des Hilfskolbens (4b) wird durch den Rotor (3) gesteuert. j. Der Hilfskolben (4) ist durch wenigstens eine mit dem Rotor (3)
rotierbare Steuerkurve auslenkbar, wobei die Steuerkurve in
unterschiedlichen Drehrichtungen des Rotors (3) unterschiedlichen Konturen mit unterschiedlichen Steigungen gegenüber der
Rotationsachse des Rotors (3) aufweist, wobei die Steuerkurve vorzugsweise zumindest abschnittsweise eine Evolventengeometrie aufweist. k. Der Hilfskolben (4b) ist in radialer Richtung federnd gegenüber dem Rotor (3) vorgespannt, vorzugsweise durch eine Blattfeder.
L. Der Hilfskolben (4b) ist in axialer Richtung gegenüber dem Rotor (3) fixiert, oder mit technischen Mitteln, z.B. einer Führungsvorrichtung derart ausgebildet, dass sich der Hilfskolben axial bewegen und sich den axialen Bewegungen des Rotors (3) und/oder thermisch bedingten Veränderungen der Arbeitskammer anpassen kann, vorzugsweise derart dass der Hilfskolben axial gesehen immer mittig der
Arbeitskammer befindet. m. Der Hilfskolben (4b) ist durch einen Nebenhilfskolben (4c) auslenkbar, wobei zumindest eine von zwei Schwenkbewegungsrichtungen, dem Schwenkbewegungszeitpunkt und die Schwenkbewegungsdauer des Hilfskolbens (4b) mittels des Nebenhilfskolbens (4c) bestimmt wird. n. Der Hilfskolben (4b) hat einen Fluiddurchgang zum Einleiten eines Arbeitsfluids in die Arbeitskammer und/oder zum Ausleiten eines Arbeitsfluids aus der Arbeitskammer. o. Der Hilfskolben (4b) sperrt in einer ersten Stellung die Arbeitskammer, um ein Arbeitsfluid mittels des Rotors (3) zu komprimieren und öffnet in einer zweiten Stellung die Arbeitskammer, um mittels des Rotors (3) das Arbeitsfluid aus der Arbeitskammer auszuleiten und/oder expandieren zu lassen. p. Der Hilfskolben (4b) sperrt die Arbeitskammer für einen Arbeitstakt und öffnet gleichzeitig die Arbeitskammer für einen anderen Takt. q. Der Hilfskolben (4b) ermöglicht in einer ersten Stellung den Durchgang des Arbeitsfluids und in einer zweiten Stellung den Durchgang des Rotors (3). r. Der Hilfskolben (4b) ermöglicht in einer ersten dafür vorgesehenen Stellung das Sperren der Arbeitskammer gegenüber dem Rotor (3) und in einer zweiten Stellung das Sperren der Ein- und Auslassöffnungen der Arbeitskammer. s. Der Hilfskolben ist ein Ventil. t. Ein Nocken des Rotors (3) erfüllt wenigstens eine der folgenden
Funktionen:
I. Eine Funktion als Steuerungselement, zum zumindest
strecken- oder abschnittsweise Führen des Hilfskolbens (4b).
II. Eine Funktion als Schieberelement, zum Komprimieren
und/oder Expandieren eines Arbeitsfluids.
III. Eine Funktion als Dichtungselement, zum Abdichten der
Arbeitskammer (3). u. Der Hilfskolben (4b) ist in radialer Richtung federnd gelagert,
vorzugsweise im Gleitlager. V. Der Hilfskolben ist zur Aufnahme und/oder Lagerung von gefederten
Dichtungsteilen ausgebildet, wobei der Hilfskolben und/oder die
Dichtungsteile wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweisen:
I. Die gefederten Dichtungsteile bilden eine Labyrinthdichtung.
II. Die gefederten Dichtungsteile bilden eine wirksame Dichtung zwischen dem Hilfskolben und der Arbeitskammerwand des Rotors (3) und/oder zwischen dem Hilfskolben und der
Gehäusewand, wobei sich die Dichtungsteile in axialer oder radialer Richtung bewegen können, um sich veränderten Dichtungsräumen (Spaltmaßen) anzupassen.
III. Die gefederten Dichtungsteile sind in taschenförmigen Kammern des Hilfskolbens beweglich gelagert.
IV. Die gefederten Dichtungsteile sind zumindest Abschnittsweise miteinander verbunden.
V. Zumindest ein Dichtungsteil hat eine abgeschrägte Kante zum Einfädeln des Hilfskolbens in die Arbeitskammer des Rotors (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder einem Gehäuseteil.
VI. Die gefederten Dichtungsteile sind miteinander verbunden, wobei die Dichtungsteile sich ausdehnen können, ohne sich gegenseitig zu behindern.
VII. Die gefederten Dichtungsteile sind derart miteinander verbunden, dass zumindest ein Dichtungsteil die anderen Dichtungsteile führt.
VIII. Der Hilfskolben ist ausgebildet, dass sich ein im Hilfskolben gelagertes Dichtungsteil, in nur dafür vorgesehene Richtungen bewegen und/oder ausdehnen kann. Rotationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 8 oder einem der darauf rück- bezogenen vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-Hilfskolbenvorrichtung wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Die Hub-Hilfskolbenvorrichtung besteht aus zwei Hubkolben, wobei der erste Hubkolben als Hilfskolben (4d) durch seine Hubbewegung eine Arbeitskammer des Rotors (3) sperrt und abdichtet oder wieder freigibt, wobei im Kolbeninnern des Hilfskolbens ein Hubraum für den zweiten Hubkolben ausgebildet ist, in dem der zweite Hubkolben zumindest zum komprimieren eines Arbeitsfluids beweglich gelagert ist. b. Die Hub-Hilfskolbenvorrichtung besteht aus zumindest zwei
Hubkolben, wobei der erste Hubkolben als Hilfskolben (4d) zum Aufnehmen des zweiten Hubkolbens ausgebildet ist, wobei der zweite Hubkolben mit einer eigenen Hubbewegung innerhalb des
Hilfskolbens, der Hubbewegung des Hilfskolbens untergeordnet ist, so dass der zweite Hubkolben nicht den Hubraum innerhalb des Hilfskolbens verlässt. c. Die Hub-Hilfskolbenvorrichtung bestehend aus zumindest zwei
Hubkolben, wobei der erste Hubkolben als Hilfskolben (4d) mit dem zweiten Hubkolben gemeinsam Zusammenwirken, um zumindest ein Arbeitsfluid zu komprimieren, derart dass der Hub-Hilfskolben den Hubraum für den zweiten Hubkolben bildet. d. Die Hub-Hilfskolbenvorrichtung bestehend aus zumindest zwei
Hubkolben, wobei der erste Hubkolben als Hilfskolben (4d) mit dem zweiten Hubkolben gemeinsam nach Verdichten und Zündung des Arbeitsfluids innerhalb der Konsole, zum Bilden einer Expansions- kammer durch eine umlaufseitige Öffnung der Konsole in die Arbeitskammer des Rotors (3) eindringen. e. Die Hub-Hilfskolbenvorrichtung bestehend aus zumindest zwei
Hubkolben, wobei der erste Hubkolben als Hilfskolben (4d) in Form eines allgemeinen Zylinders mit einer im Wesentlichen runden oder unrunden Bohrung zum Aufnehmen des zweiten Hubkolbens ausgebildet ist, um gemeinsam ein Arbeitsfluid aufnehmen, ansaugen, komprimieren, zünden und/oder befördern zu können, wobei die Mantelfläche des allgemeinen Kreiszylinders zumindest in einem bestimmten Bereich auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Mantelfläche ausgebildet ist, in eine Arbeitskammer des Rotors (3) einzudringen und/oder die Arbeitskammer im Bereich des Hilfskolbens Fluiddicht abzudichten. f. Die Hub-Hilfskolbenvorrichtung bestehend aus zumindest zwei Hub- kolben, wobei der erste Hubkolben als Hilfskolben (4d) mit einem Hub- raum für den zweiten Hubkolben ausgebildet ist, wobei zumindest einer der beiden Hubkolben mit dem Rotor (3) zwangsgekoppelt ist. g. Die Hub-Hilfskolbenvorrichtung bestehend aus zumindest zwei
Hubkolben, wobei der erste Hubkolben als Hilfskolben (4d) mit einem Hubraum für den zweiten Hubkolben ausgebildet ist, wobei die Hubbewegungen zumindest von einem Hubkolben mittel- oder unmittelbar durch die Drehbewegung des Rotors (3) gesteuert wird. Rotationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7 oder einem der darauf rückbezogenen vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dichtungseinrichtung (6) wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte Ringsegmente überlappen sich in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bezüglich des Rotors (3). b. Die Dichtungseinrichtung (6) ist konzentrisch zur Rotationsachse des Rotors (3) angeordnet. c. Alle Ringsegmente der Dichtungseinrichtung (6) sind identisch
ausgebildet. d. Jedes Ringsegment erstreckt sich über eine Bogenlänge, die im
Bereich von 360° bis 720° geteilt durch die Anzahl der die
Dichtungseinrichtung (6) bildenden Ringsegmente liegt. e. Jedes Ringsegment umfasst einen ersten Bogenabschnitt, an den sich in Umfangsrichtung ein zweiter Bogenabschnitt anschließt, an welchen sich in Umfangsrichtung ein dritter Bogenabschnitt anschließt, wobei der erste Bogenabschnitt und der dritte Bogenabschnitt in axialer Richtung zueinander versetzt sind, wobei das Ringsegment
vorzugsweise wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:
I. Der erste Bogenabschnitt und der dritte Bogenabschnitt weisen über ihre Bogenlänge jeweils eine konstante Abmessung in axialer Richtung auf
II. Der zweite Bogenabschnitt in axialer Richtung eine konstante Erstreckung aufweist die der Summe der axialen Abmessungen der ersten und dritten Bogenabschnitte entspricht.
III. Der erste Bogenabschnitt und der dritte Bogenabschnitt weisen die gleiche Bogenlänge auf.
IV. Der erste Bogenabschnitt, der zweite Bogenabschnitt und der dritte Bogenabschnitt weisen die gleiche Bogenlänge auf.
V. Jeder Bogenabschnitt erstreckt sich über 20 bis 40 % der
Bogenlänge des Ringsegments. f. Die Ringsegmente sind in axialer Richtung und/oder in radialer
Richtung und/oder in Umfangsrichtung bei geschlossener Dichtung relativ zueinander bewegbar. g. Die Ringsegmente bilden gemeinsam eine Labyrinthdichtung. h. Die Dichtungseinrichtung (6) besteht aus zwei, vier, sechs, acht, zwölf oder sechzehn Ringsegmenten. i. Die Ringsegmente sind untereinander federelastisch verbunden. j. Wenigstens ein Ringsegment ist einzeln mit dem Rotor (3)
federelastisch verbunden und/oder darin gelagert. k. Jedes Ringsegment ist bei Rotation des Rotors (3) durch den Einfluss der Zentrifugalkraft in radialer Richtung aus einer Ausgangsstellung aufgrund seines Gewichts entgegen einer Federkraft auslenkbar und durch die Federkraft bei Stillstand des Rotors (3) in die
Ausgangsstellung rückführbar.
L. Die Dichtungseinrichtung (6) bildet eine Axialdichtungseinrichtung. m. Die Ringsegmente weisen Dichtungsflächen auf, die bündig ineinander übergehen und dichtend an einer abzudichtenden Oberfläche anliegen. n. Die Ringsegmente greifen ineinander ein. o. Die Ringsegmente sind in axialer Richtung und/oder in radialer
Richtung und/oder in Umfangsrichtung bewegbar gelagert und/oder geführt. p. Die Ringsegmente sind in axialer Richtung und/oder in radialer
Richtung und/oder in Umfangsrichtung in einer Führung gegenüber dem Rotor (3) bewegbar. q. Jedes Ringsegment beeinflusst bei Bewegung wenigstens ein
benachbartes Ringsegment, vorzugsweise alle benachbarten Ringsegmente. r. Die Ringsegmente haben gegenüber ihrem Lager und/oder relativ
zueinander genügend Spiel, so dass sie sich aufgrund thermisch bedingter Einflüsse ausdehnen können ohne sich gegenseitig zu blockieren oder im Lager festzusitzen. s. Jedes Ringsegment ist bei Rotation des Rotors (3) durch den Einfluss der Zentrifugalkraft in radialer Richtung aus einer Ausgangsstellung ohne Federkraft auslenkbar. Rotationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 8 oder einem der darauf rückbezogenen vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenvorrichtung (7) wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Die Hubkolbenvorrichtung (7) dient zur Kompression und/oder
Expansion des Arbeitsfluides. b. Der Hubkolben und/oder der Hubraum der Hubkolbenvorrichtung (7) ist/sind innerhalb einer Konsole (5) gemäß Anspruch 3 angeordnet, vorzugsweise in axialer Richtung beweglich gelagert, um sich mit der Konsole (5) gemäß Anspruch 3 mitzubewegen. c. Das Verweilen des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7) am
oberen und/oder unteren Totpunkt ist zeitlich steuerbar, so dass der Hubkolben den Hubraum gegenüber der Arbeitskammer für einen vorgesehenen Zeitraum verschließt, damit das Arbeitsfluid nicht zurückschlägt oder wieder eingesaugt wird. d. Die Hubkolbenbewegung des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7) wird mittel- oder unmittelbar durch die Drehung des Rotors (3) gesteuert, wobei die Position, bzw. Stellung des Hubkolbens
gegenüber der Position, bzw. Stellung des Rotors (3) eingestellt werden kann. e. Die Hubkolbenbewegung des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7) wird über zumindest eine Nocke gesteuert, die mit der
Rotationsachse des Rotors (3) zwangsgekoppelt ist, wobei durch Drehung der Rotationsachse über die Nocke die Hubbewegung erfolgt. f. Die Hubkolbenbewegung des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7) wird über eine Nocke gesteuert, die fest mit der Konsole (5) gemäß Anspruch 3 und/oder dem Gehäuse (2) verbunden ist, wobei sich durch Drehung der Rotationsachse des Rotors (3) der Hubraum mit dem Hubkolben selbst um die stehende Nocke rotiert. g. Die Hubkolbenbewegung des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7) wird über eine elektrische, hydraulische und/oder pneumatische Vorrichtung gesteuert. h. Die Hubkolbenvorrichtung (7) ist selbstzündend ausgebildet. i. Ein erster und ein zweiter Hubkolben der Hubkolbenvorrichtung (7) sind gegenüberliegend und gespiegelt angeordnet und werden beide über zumindest eine Nocke gesteuert und/oder sind derart miteinander verbunden, das zumindest die Aufwärtsbewegung des einen
Hubkolbens die Abwärtsbewegung des anderen Hubkolbens bewirkt. j. Der Hubkolben der Hubkolbenvorrichtung (7) öffnet und schließt durch seine Auf- und Abwärtsbewegung den Zugang zum Hubraum durch den Kolben selbst und/oder mechanisch über eine Schiebedichtung oder vorzugsweise eine Klappdichtung. k. Der Arbeitstakt nach Zündung erfolgt außerhalb des Hubraums des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7). L. Die Hubkolbenbewegung des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7) schneidet die Bewegungsbahn des Rotors (3). m. Die Hubkolbenbewegung des Hubkolbens der Hubkolbenvorrichtung (7) und die Rotationsbewegung des Arbeitskolbens (3) sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Hubkolben einen Durchgang für den Rotor (3) in einer ersten Stellung fluiddicht verschließt und in einer zweiten Stellung zur Durchführung des Rotors (3) freigibt. n. Der Hubkolben der Hubkolbenvorrichtung (7) ist kappenförmig
ausgebildet und definiert einen Hubraum im Inneren davon, wobei der Hubkolben vorzugsweise wenigstens eine mit dem Hubraum
kommunizierende Eintrittsöffnung und/oder wenigstens eine mit dem Hubraum kommunizierende Austrittsöffnung umfasst, wobei die
Eintrittsöffnung bevorzugt exakt oder im Wesentlichen in oder parallel zur axialen Richtung der Rotationsachse des Rotors (3) ausgerichtet ist und/oder die Austrittsöffnung exakt oder im Wesentlichen in oder parallel zur Rotationsrichtung des Rotor (3) ausgerichtet ist. o. Der Hubkolben weist Dichtungsringe und/oder Kolbenringe auf. p. Der Hubkolben ist zur Aufnahme und/oder Lagerung von gefederten Dichtungsteilen ausgebildet, wobei der Hubkolben und/oder die
Dichtungsteile wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweisen:
I. Die gefederten Dichtungsteile bilden eine Labyrinthdichtung
II. Die gefederten Dichtungsteile bilden eine wirksame Dichtung zwischen dem Hubkolben und der Arbeitskammerwand des Rotors (3) und/oder zwischen dem Hubkolben und der
Gehäusewand, wobei sich die Dichtungsteile in axialer oder radialer Richtung bewegen können um sich veränderten
Dichtungsräumen (Spaltmaßen) anzupassen.
III. Die gefederten Dichtungsteile sind in taschenförmigen
Kammern des Hilfskolbens beweglich gelagert.
IV. Die gefederten Dichtungsteile sind zumindest Abschnittsweise miteinander verbunden.
V. Zumindest ein Dichtungsteil hat eine abgeschrägte Kante zum Einfädeln des Hubkolbens in die Arbeitskammer des Rotors (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil.
VI. Die gefederten Dichtungsteile sind miteinander verbunden, wobei die Dichtungsteile sich ausdehnen können, ohne sich gegenseitig zu behindern. VII. Die gefederten Dichtungsteile sind derart miteinander
verbunden, dass zumindest ein Dichtungsteil die anderen Dichtungsteile führt.
VIII. Der Hubkolben (4d) ist ausgebildet, dass sich ein im Hilfskolben gelagertes Dichtungsteil in nur dafür vorgesehene Richtungen bewegen und/oder ausdehnen kann. q. Der Hubkolben der Hubkolbenvorrichtung (7) wirkt mit einem
Klappenventil derart zusammen, dass das Klappenventil in Abhängigkeit von der Hubkolbenbewegung zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher das Klappenventil einen mit dem Hubraum des Hubkolbens kommunizierenden Fluidkanal freigibt, und einer Schließstellung, in welcher das Klappenventil den Fluidkanal verschließt, überführt wird. r. Klappenventil das sich in Abhängigkeit von der Hubkolbenbewegung zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegt und vorzugsweise mit einer Druckfeder, die das Öffnen der Klappe unterstützt ausgebildet ist, wobei die Druckfeder und/oder der vorzugsweise mit einem Drehscharnier versehene Klappendeckel über eine Halterung im Zulaufkanal entnehmbar eingespannt ist. /.Verbrennungsmotor, Pumpe oder Messvorrichtung mit zumindest einem Rotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor, die Pumpe oder die Messvorrichtung wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Der Verbrennungsmotor, die Pumpe oder die Messvorrichtung umfasst einen Fluiddurchgangsabschnitt. b. Der Verbrennungsmotor, die Pumpe oder die Messvorrichtung umfasst zumindest ein Gehäuse (2) oder ein Gehäuseteil, eine Arbeitskammer, eine Konsole (5), eine Feder und/oder Federungsvorrichtung zum Vorspannen von Bauteilen, eine Vorrichtung zum vorzugsweise axialen Bewegen des Rotors (3), des Gehäuses (2) oder Gehäuseteils und/oder der Konsole (5) und/oder eine Ladevorrichtung zum Befüllen des Fluiddurchgangsabschnitts mit Arbeitsfluid. c. Der Verbrennungsmotor, die Pumpe oder die Messvorrichtung umfasst im Bereich eines drehbaren oder rotierbaren Bauteils einen konischen Lagerabschnitt und einen konischen Gegenlagerabschnitt. d. Der Verbrennungsmotor, die Pumpe oder die Messvorrichtung umfasst zumindest ein vorzugsweise in axialer Richtung bewegliches Bauteil mit zumindest einem konischen Lagerabschnitt und ein Bauteil mit zumindest einem konischen Gegenlagerabschnitt, wobei das Bauteil mit dem zumindest konischen Lagerabschnitt mit technischen Mitteln, vorzugsweise zum Abdichten einer Arbeitskammer und/oder zum Abdichten zumindest eines Bereichs im Lagerabschnitt gegen das Bauteil mit dem zumindest konischen Gegenlagerabschnitt gedrückt und/oder druckentlastet wird. e. Der Verbrennungsmotor, die Pumpe oder die Messvorrichtung umfasst zumindest ein Bauteil mit zumindest einem konischem Lagerabschnitt und ein vorzugsweise in axialer Richtung bewegliches Bauteil mit zumindest einem konischen Gegenlagerabschnitt, wobei das Bauteil mit dem zumindest konischem Gegenlagerabschnitt mit technischen Mitteln, vorzugsweise zum Abdichten einer Arbeitskammer und/oder zum Abdichten zumindest eines Bereichs im Lagerabschnitt der Bauteile gegen das Bauteil mit dem konischen Lagerabschnitt gedrückt und/oder druckentlastet wird. f. Der konische Lagerabschnitt oder Gegenlagerabschnitt befindet sich an dem Rotor (3) und/oder dem Gehäuse (2) oder Gehäuseteil und/oder der Konsole (5). g. Der Rotor (3) ist ein Arbeitskolben, ein Rotationskolben, ein
Drehkolben, ein Kreiskolben, eine Turbine oder ein Getriebe zum Aufnehmen, Fördern, Komprimieren, Expandieren, Zünden und/oder Verbrennen des Arbeitsfluids oder ein Arbeitskolben, ein Rotationskolben, eine Drehkolben, ein Kreiskolben, ein
Schwenkkolben, ein Pendelkolben, eine Schaufel, ein Propeller, ein Rad, eine Welle, eine Schraube, eine Turbine oder ein Getriebe zum Aufnehmen, Pumpen, Fördern und/oder zum Messen eines Arbeitsfluids.
18. Rotationsvorrichtung mit wenigstens einem Rotor und einem Rotorlagerungsteil mit zumindest einem konischen Lagerabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eines der folgenden Merkmale aufweist: a. Der Rotor (3) und das Rotorlagerungsteil sind jeweils zumindest mit einem konischen Lagerabschnitt oder konischen Gegenlagerabschnitt ausgebildet und darüber zumindest aneinander, ineinander und/oder umeinander gelagert. b. Der konische Lagerabschnitt befindet sich bevorzugt an einer
Mantelfläche des Rotors und/oder des Rotorlagerungsteils. c. Der konische Lagerabschnitt befindet sich bevorzugt an einem
Innenumfang und/oder einem Außenumfang des Rotors (3) und/oder des Rotorlagerungsteils. d. Der konische Lagerabschnitt des Rotors ist an einem
Gegenlagerabschnitt des Rotorlagerungsteils rotierbar gelagert, wobei der Gegenlagerabschnitt vorzugsweise eine zu dem Lagerabschnitt komplementäre konische Form aufweist. e. Der Rotor (3) und/oder das Rotorlagerungsteil ist mit einer Welle
gekoppelt, die zumindest parallel zur Rotationsachse des Rotors (3) angeordnet ist, vorzugsweise derart, dass die Rotationsachse der Welle mit der Rotationsachse des Rotors (3) deckungsgleich gelagert ist. f. Der Rotor (3) ist relativ zu dem Rotorlagerungsteil bewegbar
ausgebildet und gelagert, so dass sich die beiden zusammenwirkenden Bauteile relativ zueinander bewegen können, vorzugsweise in axialer oder in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3). g. Das Rotorlagerungsteil ist relativ zu dem Rotor (3) bewegbar
ausgebildet und gelagert, so dass sich die beiden zusammenwirkenden Bauteile relativ zueinander bewegen können, vorzugsweise in axialer oder in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3). h. Der Rotor (3) und/oder das Rotorlagerungsteil wirkt mit einer
Vorrichtung zusammen, die zumindest eine Bewegung, vorzugsweise in axialer oder in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), bewirkt. i. Die Vorrichtung zum zumindest Bewegen des Rotors (3) und/oder des Rotorlagerungsteils, vorzugsweise in axialer oder radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), weist wenigstens eines der folgenden Merkmale auf:
I. Die Vorrichtung arbeitet mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, hydrodynamisch, federelastisch, analog, digital, voreingestellt, halbautomatisch, automatisch und/oder durch eine mittelbare oder unmittelbare Benutzung und/oder
Bedienung durch einen Anwender.
II. Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine
Federungsvorrichtung, eine Kraftübertragungsvorrichtung, eine Notfallvorrichtung, eine Stellvorrichtung, ein Ventil, eine Nocke, ein Getriebe, ein Motor, eine Steuerungseinheit und/oder einen Sensor.
III. Die Federungsvorrichtung umfasst wenigstens eine
Spannfeder, eine Druckeder, eine Zugfeder, eine Membranfeder, eine Drahtfeder, eine Blattfeder und/oder eine Ölfederung, eine Gasfederung und/oder eine Luftfederung.
IV. Die Federung kann einseitig, in eine oder in die
entgegengesetzte Richtung, oder von zwei Seiten in zwei entgegengesetzte Richtungen gegen den Rotor (3) und/oder den Rotorlagerungsteil erfolgen, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3).
V. Die Kraftübertragungsvorrichtung wirkt zusammen mit einer Membranfeder.
VI. Die Kraftübertragungsvorrichtung arbeitet nach dem
hydrodynamischen Prinzip.
VII. Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst eine
Schmierstoffpumpe und/oder einen Druckzylinder.
VIII. Die Kraftübertragungsvorrichtung bewirkt einen
hydrodynamischen Spielausgleich (Spielanpassung) zwischen Rotor, Rotorlagerung, Rotorlagerungsteil, Lager des
Rotorlagerungsteils und/oder Druckzylinder.
IX. Die Kraftübertragungsvorrichtung mit hydrodynamischem
Spielausgleich (Spielanpassung) umfasst wenigstens einen Druckzylinder und vorzugsweise eine Ölpumpe, vorzugsweise derart, dass die Ölpumpe sowohl Öl mit einem vorbestimmten Druck zumindest in den konischen Lagerabschnitt zwischen Rotor (3) und dem Rotorlagerungsteil drückt, wie auch in den Hydraulikzylinder (Druckzylinder), dessen bewegbarer Kolben durch den Öldruck gegen den beweglichen Rotor (3) und/oder das bewegliche Rotorlagerungsteil gelagert ist, wobei bei einer Veränderung, beispielsweise durch eine thermisch bedingte Ausdehnung der Bauteile, der Kolben des Hydraulikzylinders den bewegbaren Rotor (3) und/oder das bewegbare
Rotorlagerungsteil automatisch entsprechend gegen das Gegenlager des anderen Bauteils drückt oder druckentlastet, um eine Spielveränderung zwischen den gelagerten Bauteilen auszugleichen (einzustellen), vorzugsweise derart, dass stets ein gleichbleibendes voreingestelltes Spiel für die
Ölschmierung aufrecht erhalten bleibt (siehe Prinzip
Druckumlaufschmierung, hydraulischer Ventilspielausgleich, Hydrodynamische Schmierung).
X. Die Notfallvorrichtung, umfasst zumindest eine Federung mit einer der Kraftübertragungsvorrichtung entgegenwirkenden kleineren Kraft auf den beweglichen Rotor (3) und/oder auf das bewegliche Rotorlagerungsteil, wobei beispielsweise bei fehlender oder noch nicht vollständig aufgebauter
Druckumlaufschmierung und/oder Abkühlung der Bauteile und/oder bei Nachlassen des Öldrucks, das vorzugsweise axial bewegliche Bauteil mittels der Federung zumindest soweit aus dem konischen Gegenlagerabschnitt des anderen Bauteils geschoben wird, dass ein Festsitzen des Rotationskolbens (Kolbenfresser) verhindert und/oder ein Anlaufen des
Rotationskolbens erleichtert wird.
XI. Die Stellvorrichtung ist vorzugsweise ein Stellmotor.
XII. Der Stellmotor ist vorzugsweise ein Elektromotor.
XIII. Der Sensor misst oder überprüft wenigstens den Reibungs- wiederstand, den elektrischen Wiederstand, die Spannung, den Strom, einen Bremsdruck oder die Bremskraft, ein Schleifen oder Rutschen, ein Schlupf, die Anhaftung, die Temperatur, die Umdrehungszahl, den Gasdruck, ein Gasgemisch, die
Viskosität eines Schmierstoffes, die Dichte oder Menge eines Fluids oder und/oder die Dichtigkeit zweier Bauteile.
XIV. Das Bewegen des Rotors (3) und/oder des Rotorlagerungsteils erfolgt mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, hydrodynamisch und/oder federelastisch.
XV. Das Bewegen der Vorrichtung umfasst: a. ein Schieben, Drücken und Druckentlasten, Ziehen, Drehen, Verspannen, Vorspannen, Ausrichten, Stellen, Einstellen und/oder Lagern des Rotors (3) relativ zum Rotorlagerungsteil oder b. ein Schieben, Drücken und Druckentlasten, Drehen, Verspannen, Vorspannen, Ausrichten, Stellen,
Einstellen und/oder Lagern des Rotorlagerungsteils relativ zum Rotor (3).
XVI. Das Bewegen mittels der Vorrichtung bewirkt ein Abdichten, ein Gleiten, ein Öffnen oder Schließen, ein Durchleiten, Pumpen, ein Messen, ein elektrisches und/oder mechanisches Koppeln, ein elektrisches und/oder mechanisches Schalten, ein
Andrehen, ein Fördern, ein Bremsen, ein Kuppeln und/oder ein Schalten. j. Die Schnittflächen des Rotors (3) und/oder das Rotorlagerungsteil sind bevorzugt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet, vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), zumindest im Bereich des konischen Lagerabschnittes. k. Der Rotor (3) oder das Rotorlagerungsteil weist zum Lagern eines
Bauteils zumindest abschnittsweise eine im Wesentlichen kegel- oder kegelstumpfförmige Vertiefung, Ausnehmung, Öffnung, Bohrung oder Einschnitt auf, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3), zumindest im Bereich des konischen Lagerabschnitts.
L. Der Rotor (3) oder das Rotorlagerungsteil sind im Wesentlichen kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet, oder weisen zumindest im Bereich des konischen Lagerabschnitts die Form eines Kegels oder
Kegelstumpfes auf, vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors (3). m. Der Rotor (3) oder das Rotorlagerungsteil ist zumindest im Bereich des konischen Lagerabschnitts mit einem Profil ausgebildet, vorzugsweise auf einer Mantelfläche, wobei das Profil positiv (erhaben) und/oder negativ (als Vertiefung) ausgebildet ist und/oder Der Rotor (3) oder das Rotorlagerungsteil weisen zumindest im Bereich des konischen Lager- abschnitts und des konischen Gegenlagerabschnitts, vorzugsweise auf einer Mantelfläche, eine unterschiedliche Materialbeschaffenheit und/oder eine unterschiedliche Oberfläche auf, vorteilhafterweise zur Wirkungs- und/oder Funktionsverbesserung, wie beispielsweise:
I. Das Verbessern der Kupplungswirkung und Vermeiden eines Durchschleifens bei einer Kraftkoppelung durch eine bessere, schnellere und/oder sichere Anhaftung.
II. Das Verbessern der Bremswirkung bei einer Bremse durch bessere Kühlung, Reduzieren von thermisch bedingter
Ausdehnung, Erhöhen des Reibungswiederstandes und/oder Reduzieren des Abriebs.
III. Das Verbessern eines Schalters und/oder eines Ventils durch ein leichteres und sicheres Schalten, ein besseres Kontaktieren und/oder Isolieren, Verbessern einer Dichtung und/oder Steuern eines Durchflusses.
IV. Das Verbessern der Lagerung eines Arbeitskolbens, eines Hilfskolbens, einer Konsole und/oder Pumpe durch Reduzieren von Reibungskräften und/oder Adhäsionskräften, Verbessern des Gleitens, Verbessern eines Durchflusses, Verbessern eines Drehens, Verbessern einer Ölführung, Verbessern einer Schmierstoffabweisung, Verbessern der Dichtigkeit,
Reduzieren von Abrieb und/oder thermisch bedingter
Ausdehnung. n. Der Rotor (3) und/oder das Rotorlagerungsteil bilden wenigstens eine Arbeitskammer zum Aufnehmen eines Arbeitsfluids. o. Der Rotor (3) und/oder das Rotorlagerungsteil bilden wenigstens eine Arbeitskammer, die vorzugsweise von zwei Seiten in axiale Richtung in Bezug auf die Welle des Rotors von Seitenwänden eingeschlossen ist. p. Der Rotor (3) und/oder das Rotorlagerungsteil bilden wenigstens eine Arbeitskammer, die als taschenförmige Ausnehmung oder als taschenförmiger Durchbruch vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich der Welle des Rotors ausgebildet sind. q. Der Rotor (3) und/oder das Rotorlagerungsteil sind wenigstens von einem Gehäuse umfasst. r. Das Rotorlagerungsteil ist ein Gehäuse oder wenigstens ein
Gehäuseteil, das vorzugsweise die Arbeitskammer einschließt. s. Das Gehäuse oder Gehäuseteil ist beweglich gegenüber dem Rotor gelagert. t. Der Rotor (3) und/oder Rotorlagerungsteil bilden gemeinsam ein Ventil, eine Bremsvorrichtung, eine Kupplungsvorrichtung und/oder eine Schaltvorrichtung. u. Der Rotor (3 ist ein Rad, eine Schaufel, ein Propeller, eine Welle, eine Schraube, eine Turbine, ein Rotationskolben, ein Drehkolben, ein Kreiskolben, ein Schwenkkolben, ein Pendelkolben und/oder eine Scheibe, vorzugsweise eine Topf-, Kupplungs-, Brems- oder
Schwungscheibe und/oder ein Pumpenrad. v. Der Rotor (3) und/oder das Rotorlagerungsteil ist ein Bestandteil einer Kupplung, einer Bremse, eines Schalters, eines Ventils und/oder Bestandteil einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche 1 -17 zum Aufnehmen, Fördern, Komprimieren,
Expandieren, Zünden und/oder Verbrennen eines Arbeitsfluids, oder zum Pumpen oder Messen eines Arbeitsfluids. w. Die Rotationsvorrichtung ist Bestandteil eines Elektro- oder Verbren- nungsmotors, einer Dampfturbine, eines Triebwerkes eines Pumpen- vorrichtung oder eines Pumpensystems, einer Fluiddurchlauf- oder Fluiddurchleitungs- oder Pumpvorrichtung, einer Wasser-,
Schmierstoff-, Öl-, Benzin- oder Gasleitung, einer Messvorrichtung für Fluidstoffe (Gasförmig, Flüssig), einer Dichtungsvorrichtung oder eines Dichtungs-systems, einer Ventilvorrichtung oder eines Ventilsystems und/oder Bestandteil einer Bremsvorrichtung oder eines
Bremssystems, einer Kupplungsvorrichtung oder eines
Kupplungsystems und/oder eines Schalters oder Schaltervorrichtung. x. Die Rotationsvorrichtung ist Bestandteil eines Kraftfahrzeuges,
insbesondere eines Autos, LKW's, Motorrades und Rollers, eines Flugzeuges, eines Schienenfahrzeugs, eines Bootes, eines Fahrrades, eines Sportgerätes, einer Werkzeugmaschine, einer Förderanlage, einer Beförderungsanlage.
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