Fluidenergiemaschine, Antriebseinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Fluidenergiemaschine

Die Erfindung betrifft eine Fluidenergiemaschine, mit einem um eine Außenrotordrehachse dreh bar gelagerten Außenrotor und einem um eine von der Außenrotordrehachse verschiedene Innen rotordrehachse drehbar gelagerten Innenrotor, der in einer Rotoraufnahme des Außenrotors ange ordnet ist und mit seiner Außenumfangsfläche an einer Dichtstelle dichtend an einer die Rotorauf nahme begrenzenden Innenumfangsfläche des Außenrotors anliegt, wobei ein zwischen der Au ßenumfangsfläche des Innenrotors und der Innenumfangsfläche des Außenrotors ein Fluidraum vorliegt, der von einer einerseits an dem Innenrotor um eine erste Verbindungshebeldrehachse und andererseits an dem Außenrotor um eine zweite Verbindungshebeldrehachse drehbar gelagerten Verbindungshebel in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer unterteilt ist. Die Er findung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Fluid energiemaschine.

Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift US 10,309,222 B2 bekannt. Diese beschreibt Energiesysteme und insbesondere rotierende Komponenten, die Wellenarbeit, Antriebsarbeit, Stromerzeugung, Strahlantrieb und/oder thermodynamischen Systeme ermöglichen, die sich auf aerothermodynami sehen Schub und Wellenleistung, Abwärmerückgewinnungswellenleistung, Belüftung, Kühlung, Wärme-, Druck- und/oder Vakuum erzeugungsvorrichtungen beziehen. Ei nige Ausführungsformen betreffen Flügelanordnungen für exzentrisch angeordnete rotierende Kompressoren und Expander, die entweder zusammen oder in Verbindung mit anderen mechani schen, elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Maschinen verwendet werden können. Einige Implementierungen beziehen sich ferner auf mechanische Vorrichtungen zur Zurückgewin nung von Fluidenergie, die auf den Betrieb von Gasturbinentriebwerken, Verbrennungsmotoren, Öfen, Drehöfen, Kühlungs- und Kühlrotationskomponenten und/oder Expansionsmaschinen aus gerichtet sind.

Weiterhin offenbart die Druckschrift GB 192 938 A eine Rotationspumpe, die Druckschrift JP 2014-040831 A einen Kompressor und die Druckschrift US 10,309,222 B2 einen Kompressor oder strömungstechnischen Expander. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fluidenergiemaschine vorzuschlagen, welche gegenüber be kannten Fluidenergiemaschinen Vorteile aufweist, insbesondere sehr effizient arbeitet, eine hohe Dauerfestigkeit aufweist und zudem flexibel einsetzbar ist.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Fluidenergiemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Außenrotor in einer in dem Maschinengehäuse ausgebil deten Fluidsammelkammer angeordnet ist, in die wenigstens eine in dem Außenrotor ausgebildete und in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung des Außenrotors einmündet, wobei der Außenrotor den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotord rehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Innenrotor j eweils in Umfangsrichtung durchgehend dich tend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Innenumfangsfläche bildenden Außenro torring des Außenrotors verbunden sind, oder wobei der Innenrotor den Fluidraum in axialer Rich tung bezüglich der Innenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Außenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Au- ßenumfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen angegeben.

Die Fluidenergiemaschine dient grundsätzlich dazu, einem Fluid Energie zuzuführen oder dem Fluid Energie zu entziehen. Die Fluidenergiemaschine kann insoweit entweder als Arbeitsma schine oder als Kraftmaschine ausgestaltet sein. Im Falle der Ausgestaltung der Fluidenergiema schine als Arbeitsmaschine dient die Fluidenergiemaschine insbesondere dazu, mechanische Ener gie in thermische Energie und/oder innere Energie des Fluids umzusetzen. Ist die Fluidenergiema schine hingegen als Kraftmaschine ausgestaltet, so entnimmt sie dem Fluid thermische und/oder innere Energie und wandelt diese in mechanische Energie um. Allgemeiner ausgedrückt kann die Fluidenergiemaschine in ihrer Ausgestaltung als Kraftmaschine dazu herangezogen werden, che mische Energie und/oder thermische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Im Falle der Ausgestaltung als Arbeitsmaschine kann die Fluidenergiemaschine auch als Fluidarbeitsmaschine und im Falle ihrer Ausgestaltung als Kraftmaschine als Fluidkraftmaschine bezeichnet werden.

Die Fluidenergiemaschine weist als wesentliche Bestandteile den Außenrotor und den Innenrotor auf. Der Außenrotor ist um die Außenrotordrehachse drehbar gelagert, nämlich bezüglich eines Maschinengehäuses der Fluidenergiemaschine. Besonders bevorzugt ist der Außenrotor unmittel bar an dem Maschinengehäuse drehbar gelagert. Der Innenrotor hingegen ist um die Innenrotord rehachse drehbar gelagert, insbesondere ebenfalls bezüglich des Maschinengehäuses. Vorzugs weise ist auch der Innenrotor unmittelbar an dem Maschinengehäuse drehbar gelagert. Die Innen rotordrehachse ist von der Außenrotordrehachse verschieden. Das bedeutet schlussendlich, dass der Außenrotor und der Innenrotor exzentrisch zueinander gelagert sind. Entsprechend sind die Außenrotordrehachse und die Innenrotordrehachse parallel beabstandet zueinander angeordnet.

Der Innenrotor ist in dem Außenrotor angeordnet. Der Außenrotor ist hierzu beispielsweise ring förmig ausgestaltet und weist die Rotoraufnahme auf, in welcher der Innenrotor vorliegt. Die Ro toraufnahme wird in radialer Richtung nach außen von der Innenumfangsfläche des Außenrotors begrenzt. Der Außenrotor und der Innenrotor begrenzen gemeinsam den Fluidraum. Dieser wird in radialer Richtung nach außen von dem Außenrotor beziehungsweise der Innenumfangsfläche des Außenrotors und in radialer Richtung nach innen von dem Innenrotor beziehungsweise der Außenumfangsfläche des Innenrotors begrenzt. Der Innenrotor liegt an der Dichtstelle dichtend an der Innenumfangsfläche des Außenrotors an. Er ist derart ausgestaltet, dass er in Umfangsrichtung lediglich an der Dichtstelle an dem Außenrotor anliegt und abseits der Dichtstelle von dem Au ßenrotor beziehungsweise dessen Innenumfangsfläche beabstandet angeordnet ist.

Der Außenrotor und der Innenrotor sind über den Verbindungshebel miteinander verbunden. Der Verbindungshebel ist in dem Fluidraum angeordnet und teilt diesen zusammen mit der Dichtstelle in zwei strömungstechnisch getrennte Fluidkammem, nämlich die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer auf. Jede der Fluidkammem erstreckt sich insoweit in Umfangsrichtung ge sehen von der Dichtstelle bis hin zu dem Verbindungshebel, wobei sie auf unterschiedlichen Seiten der Dichtstelle beziehungsweise des Verbindungshebels vorliegen. Der Außenrotor, der Innenro tor und der Verbindungshebel sind derart angeordnet und ausgebildet, dass die beiden Fluidkam mer strömungstechnisch voneinander separiert sind, sodass also ein in einer der Fluidkammern vorliegendes Fluid nicht unmittelbar über die Dichtstelle oder den Verbindungshebel hinweg in die jeweils andere der Fluidkammem überströmen kann.

Der Verbindungshebel ist sowohl an dem Innenrotor als auch an dem Außenrotor jeweils drehbar gelagert, nämlich an dem Innenrotor um die erste Verbindungshebeldrehachse und an dem Au ßenrotor um die zweite Verbindungshebel drehachse. Aufgrund der exzentrischen Anordnung von Außenrotor und Innenrotor zueinander wird der Verbindungshebel bei einer Drehbewegung des Außenrotors beziehungsweise des Innenrotors ausgelenkt. Über den Verbindungshebel sind der Außenrotor und der Innenrotor antriebstechnisch miteinander verbunden, sodass eine auf den Au ßenrotor beziehungsweise den Innenrotor wirkende Kraft über den Verbindungshebel auf den je weils anderen übertragen wird.

Aufgrund der Koppelung des Außenrotors und des Innenrotors über den Verbindungshebel ist eine mittlere Drehzahl des Außenrotors über eine gesamte Umdrehung desselben hinweg stets identisch mit einer mittleren Drehzahl des Innenrotors, ebenfalls über eine vollständige Umdrehung hinweg. Momentane Drehzahlen beziehungsweise Drehgeschwindigkeiten des Außenrotors und des Innen rotors können hingegen voneinander abweichen, da aufgrund der antriebstechnischen Verbindung des Außenrotors und des Innenrotors über den Verbindungshebel sich der Außenrotor abschnitts weise schneller bewegt als der Innenrotor und/oder umgekehrt. Die Außenumfangsfläche des In nenrotors und die Innenumfangsfläche des Außenrotors sind jeweils rund, also insbesondere kreis zylindrisch. Hierdurch wird ein dichtendes Anliegen der Innenumfangsfläche und der Außenum fangsfläche aneinander an der Dichtstelle über eine vollständige Umdrehung des Außenrotors be ziehungsweise des Innenrotors hinweg erzielt.

In axialer Richtung wird der Fluidraum von Seitenwänden begrenzt, welche auf gegenüberliegen den Seiten des Fluidraums angeordnet sind. Um die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkam mer gegeneinander abzudichten sind die Seitenwände mit dem Außenrotor, dem Innenrotor und dem Verbindungshebel dicht verbunden und/oder liegen dicht an diesen an. Die Seitenwände kön nen entweder - bevorzugt - Bestandteil des Außenrotors oder - alternativ - Bestandteil des Innen rotors sein. In ersterem Fall greift der Innenrotor zwischen die Seitenwände des Außenrotors ein, nämlich in radialer Richtung von innen. Zudem liegt er an beiden Seitenwänden dichtend an, näm lich in Umfangsrichtung durchgehend. Gleichzeitig ist der Innenrotor jedoch bezüglich der Sei tenwände verlagerbar, insbesondere in radialer Richtung und in Umfangsrichtung. Sind hingegen die Seitenwände Bestandteil des Innenrotors, so greift der Außenrotor zwischen die Seitenwände ein, nämlich in radialer Richtung von außen. Zudem liegt der Außenrotor an beiden Seitenwänden dichtend an, wiederum in Umfangsrichtung durchgehend. Gleichzeitig ist jedoch der Außenrotor bezüglich der Seitenwände verlagerbar, ebenfalls insbesondere in radialer Richtung und in Um fangsrichtung.

Es ist zudem vorgesehen, dass - bevorzugt - die Seitenwände Bestandteil des Außenrotors und starr mit dem die Innenumfangsfläche bildenden Außenrotorring des Außenrotors verbunden sind oder dass - alternativ - die Seitenwände Bestandteil des Innenrotors und starr mit dem die Außen umfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine, bei welcher weder der Außenrotor noch der Innen rotor dichtend an einem stationären Element anliegen. Vielmehr ist das dichtende Anliegen ledig lich zwischen Elementen vorgesehen, die eine ähnliche oder zeitweise sogar dieselbe Geschwin digkeit aufweisen. Hierdurch wird zum einen ein besonders geringer Verschleiß erzielt. Zum an deren weist die Fluidenergiemaschine einen besonders geringen Schmiermittelbedarf auf oder wird sogar gänzlich ohne Schmiermittel betrieben. Entsprechend ist sie auch für Einsatzgebiete verwendbar, bei welchen kein Schmiermittel vorliegen darf, insbesondere im medizinischen Be reich. Die Fluidenergiemaschine ist insoweit nach Art einer Kreiskolbenmaschine ausgestaltet.

Insgesamt sind somit zwei unterschiedliche Ausgestaltungen der Fluidenergiemaschine zu unter scheiden:

Bei einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine weist der Außenrotor die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordrehachse auf gegenüberliegen den Seiten begrenzenden Seitenwände auf, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an wel chen der Innenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seiten wände starr mit dem die Innenumfangsfläche bildenden Außenrotorring des Außenrotors verbun den sind.

Bei einer alternativen zweiten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine weist der Innenrotor die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Innenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände auf, zwischen welche der Außenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit dem die Außenumfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind.

Die beschriebene Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht ein besonders gutes Ab dichten des Fluidraums, sodass die Fluidenergiemaschine entsprechend besonders effektiv betrie ben werden kann. Die gute Abdichtung wird vor allem durch das Eingreifen des Innenrotors zwi schen die Seitenwände des Außenrotors oder des Außenrotors zwischen die Seitenwände des In nenrotors erzielt. Hieraus resultiert eine geringe Relativgeschwindigkeit zwischen dem jeweiligen Rotor und den Seitenwänden, welche allein aus den unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Au ßenrotors und des Innenrotors resultiert. Weder der Außenrotor noch der Innenrotor liegt also dichtend an einem Element an, welches stationär angeordnet ist, sodass folglich eine deutlich grö ßere Relativgeschwindigkeit zwischen ihm und dem jeweiligen Rotor vorläge. Hierdurch ergibt sich zum einen eine geringe Reibung zwischen den Seitenwänden und dem Außenrotor bezie hungsweise dem Innenrotor und zum anderen eine besonders gute Dauerfestigkeit.

In dem Außenrotor ist die in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöff nung ausgebildet. Durch die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung kann der zweiten Fluidkammer Fluid zugeführt oder aus ihr entnommen werden. Aufgrund der Ausgestaltung der Fluidenergie maschine als Kraftmaschine ist es bevorzugt vorgesehen, dass der zweiten Fluidkammer das Fluid durch die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung entnommen wird. Der Außenrotor ist in einer in dem Maschinengehäuse ausgebildeten Fluidsammelkammer angeordnet, in die die Außenrotorflu- iddurchtrittsöffnung des Außenrotors einmündet. Die Fluidsammelkammer dient dem Zuführen von Fluid in die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung oder dem Entnehmen des Fluids aus derselben. Die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung, die mit der zweiten Fluidkammer strömungsverbunden ist, läuft mit dem Außenrotor während eines Betriebs der Fluidenergiemaschine um. Entsprechend ist es nicht möglich, beispielsweise eine Fluidleitung an dem Außenrotor zu befestigen, die mit der Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Strömungsordnung steht.

Um dennoch das Zuführen beziehungsweise Entnehmen des Fluids aus beziehungsweise in die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung zu ermöglichen, ist die Fluidsammelkammer ausgebildet, die den Außenrotor derart umgreift, dass die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung permanent in sie ein mündet, also unabhängig von einer Drehwinkel Stellung des Außenrotors. Über die Fluidsammel kammer ist Fluid in die zweite Fluidkammer einbringbar beziehungsweise aus ihr entnehmbar. Das Vorsehen der Fluidsammelkammer ermöglicht eine konstruktiv einfache strömungstechni sche Anbindung an die zweite Fluidkammer. Zudem dient die Fluidsammelkammer einer Beruhi gung des Fluids, bevor es in die zweite Fluidkammer eintritt oder aus der Fluidenergiemaschine entnommen wird. Hierdurch wird die Effizienz weiter verbessert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor den die Innenumfangsfläche bil denden Außenrotorring und die Seitenwände aufweist, wobei der Außenrotorring und die Seiten wände einstückig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind, oder dass der Innenrotor den die Außenumfangsfläche bildenden Innenrotorring und die Seiten wände aufweist, wobei der Innenrotorring und die Seitenwände einstückig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind. Es sind also zwei Ausgestaltungen der Fluidenergiemaschine zu unterscheiden, wobei die Seitenwände bei einer Ausführungsform Teil des Außenrotors und bei einer anderen Ausführungsform Teil des Innenrotors sind. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Bei der einen Ausführungsform sind die Seitenwände Bestandteil des Außenrotors und starr mit dem Außenrotorring des Außenrotors verbunden. Bei der anderen Ausführungsform sind die Seitenwände Bestandteil des Innenrotors und starr mit dem Innenrotor ring des Innenrotors verbunden. Derjenige Rotor, welche die Seitenwände aufweist, verfügt zu sätzlich zu den Seitenwänden also über den jeweiligen Rotorring. Dieser wird im Falle des Au ßenrotors als Außenrotorring und im Falle des Innenrotors als Innenrotorring bezeichnet.

Der Rotorring und die Seitenwände können einstückig miteinander ausgestaltet sein, also gemein sam miteinander hergestellt werden. Vorzugsweise sind der Rotorring und die Seitenwände im Falle der einstückigen Ausgestaltung materialeinheitlich ausgebildet, bestehen also aus demselben Material. Alternativ zu der einstückigen Ausgestaltung sind der Rotorring und die Seitenwände mehrstückig ausgeführt, also separat voneinander hergestellt. In diesem Fall werden sie nach ihrer Herstellung starr aneinander befestigt, vorzugsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig. Die formschlüssige Verbindung wird beispielsweise mittels wenigstens einer Schraube, eines Bolzens oder dergleichen realisiert. Die beschriebene Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung.

Insgesamt kann es - bevorzugt - vorgesehen sein, dass der Außenrotor der die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzen den Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Innenro tor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei der Außenrotor den Außen rotorring und die Seitenwände aufweist, wobei der Außenrotorring und die Seitenwände einstü ckig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind. Alternativ ist es vorgesehen, dass der Innenrotor die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Innen rotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzenden Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durch gehend anliegt, wobei der Innenrotor den Innenrotorring und die Seitenwände aufweist, wobei der Innenrotorring und die Seitenwände einstückig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor und der Innenrotor jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Innenrotors an einem Maschinengehäuse der Fluidenergiema schine gelagert sind. In axialer Richtung gesehen sind also sowohl der Außenrotor als auch der Innenrotor jeweils mit wenigstens zwei Lagern an dem Maschinengehäuse drehbar gelagert. Die Lager sind auf gegenüberliegenden Seiten des Innenrotors angeordnet und insoweit deutlich voneinander beabstandet. Hierdurch werden eine kippstabile Lagerung und entsprechend ein zu verlässiger Betrieb der Fluidenergiemaschine sichergestellt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor und/oder der Außenrotor auf einer ortsfesten Zentralwelle des Maschinengehäuses mittels wenigstens eines Rotorlagers drehbar ge lagert sind, und/oder dass von den Seitenwänden Lagerringvorsprünge ausgehen und Lagerstellen eines Maschinengehäuses der Fluidenergiemaschine und/oder der Zentralwelle außenseitig über greifen, wobei zur Lagerung der Seitenwände an dem Maschinengehäuse und/oder der Zentral welle zwischen den Lagerringvorsprüngen und den Lagerstellen Rotorlager angeordnet sind.

Die Lagerung des Innenrotors und/oder des Außenrotors erfolgt vorzugsweise mithilfe der Zent ralwelle, welche Bestandteil des Maschinengehäuses ist. Die Zentralwelle ist ortsfest und hierzu vorzugsweise starr mit einem Grundkörper des Maschinengehäuses verbunden. Der Grundkörper des Maschinengehäuses umfasst insbesondere zumindest Seitenwände des Maschinengehäuses, zwischen welchen der Innenrotor und der Außenrotor angeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass lediglich einer der Rotoren, also der Innenrotor oder der Außenrotor, auf der Zentralwelle drehbar gelagert ist. Bevorzugt sind jedoch beide Rotoren, also sowohl der Innenrotor als auch der Außenrotor, auf der Zentralwelle drehbar gelagert. Beispielsweise ist der Innenrotor mittels we nigstens eines Innenrotorlagers, bevorzugt jedoch mehrerer Innenrotorlager, an beziehungsweise auf der Zentralwelle gelagert. Analog hierzu ist der Außenrotor vorzugsweise mittels wenigstens eines Außenrotorlagers beziehungsweise mehrerer Außenrotorlager an beziehungsweise auf der Zentralwelle gelagert. Liegen mehrere Außenrotorlager vor, so nehmen diese in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordrehachse bevorzugt das Innenrotorlager beziehungsweise die Innenro torlager zwischen sich auf. Die Lagerung des Innenrotors und/oder des Außenrotors mittels der Zentralwelle ermöglicht eine äußerst kompakte Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine.

Zusätzlich oder alternativ erfolgt die Lagerung des Innenrotors und/oder des Außenrotors mittels der Lagerringvorsprünge. Die Lagerringvorsprünge stehen in axialer Richtung über die Seiten wände über, nämlich in axialer Richtung nach außen. Die Lagerringvorsprünge liegen insoweit auf einander abgewandten Seiten der Seitenwände vor und ragen in unterschiedliche Richtungen. Die Lagerringvorsprünge liegen beispielsweise in Form von in Umfangsrichtung durchgehenden Ringvorsprüngen vor. Sie übergreifen die Lagerstellen des Maschinengehäuses und/oder der Zent ralwelle in radialer Richtung gesehen außenseitig, liegen also in radialer Richtung weiter außen als die Lagerstellen. Die Lagerstellen sind beispielsweise abseits der Zentralwelle an dem Maschi nengehäuse ausgebildet, insbesondere an dem Grundkörper des Maschinengehäuses. Zusätzlich oder alternativ können sie jedoch auch unmittelbar an der Zentralwelle vorgesehen sein. Die La gerstellen des Maschinengehäuses liegen beispielsweise an Ringvorsprüngen des Maschinenge häuses vor, welche über den Grundkörper des Maschinengehäuses in axialer Richtung überstehen. Jeweils einer der Lagerringvorsprünge und eine der Lagerstellen sind in axialer Richtung gesehen überlappend angeordnet.

Um die Seitenwände an dem Maschinengehäuse und/oder der Zentralwelle drehbar zu lagern, ver fügt die Fluidenergiemaschine über die Rotorlager, wobei diese zwischen den Lagerringvorsprün gen und den Lagerstellen angeordnet sind. Jeweils eines der Lager liegt also zwischen einem der Lagerringvorsprünge und einer der Lagerstellen vor. In anderen Worten greift jedes der Rotorlager einerseits an einem der Lagerringvorsprünge und andererseits an einer der Lagerstellen an. Die Lagerringvorsprünge ermöglicht ein besonders kippstabiles Lagern der Seitenwände.

Beispielsweise ist es vorgesehen, dass einer der Rotoren, also zum Beispiel der Innenrotor oder der Außenrotor, auf der Zentralwelle gelagert ist, wohingegen der jeweils andere der Rotoren an dem Maschinengehäuse beziehungsweise dem Grundkörper des Maschinengehäuses gelagert ist. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung von einer Lagerung an dem Maschinengehäuse die Rede ist, so ist hierunter bevorzugt eine Lagerung an dem Maschinengehäuse abseits der Zentralwelle zu verstehen, nämlich insbesondere an dem Grundkörper des Maschinengehäuses.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rotorlager als Innenrotorlager zur Lagerung des Innenrotors oder als Außenrotorlager zur Lagerung des Außenrotors vorliegen. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die Seiten wände entweder dem Außenrotor oder dem Innenrotor zu geordnet sind. In ersterem Fall sind die Lagerringvorsprünge insoweit Bestandteil des Außenrotors und dienen dessen Lagerung, in letzterem Fall sind sie Bestandteil des Innenrotors und dienen somit seiner Lagerung. Je nachdem, ob der Innenrotor oder der Außenrotor mittels der Rotorlager gelagert wird, werden die Rotorlager als Innenrotorlager oder als Außenrotorlager bezeichnet.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor mittels Außenrotorlagem an dem Maschinengehäuse und der Innenrotor mittels Innenrotorlagern an dem Maschinengehäuse dreh bar gelagert ist, wobei die Außenrotorlager und die Innenrotorlager in axialer Richtung gesehen zumindest bereichsweise in Überdeckung miteinander angeordnet sind oder die Außenrotorlager in axialer Richtung gesehen zwischen den Innenrotorlagern oder die Innenrotorlager in axialer Richtung gesehen zwischen den Außenrotorlagem angeordnet sind. Vorstehend wurde bereits da rauf hingewiesen, dass die Innenrotorlager beziehungsweise Außenrotorlager an den Lagerringvorsprüngen angreifen können. Ganz grundsätzlich sind jedoch zur Lagerung des Au ßenrotors die Außenrotorlager und zur Lagerung des Innenrotors die Innenrotorlager Bestandteil der Fluidenergiemaschine.

Die Außenrotorlager sind in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet; entsprechen des gilt für die Innenrotorlager. Es kann vorgesehen sein, dass die Außenrotorlager und die Innen rotorlager in axialer Richtung gesehen zumindest bereichsweise in Überdeckung miteinander vor liegen. Hierunter ist zu verstehen, dass jeweils eines der Außenrotorlager und eines der Innenro torlager an derselben Stelle in axialer Richtung angeordnet sind. Beispielsweise bilden jeweils eines der Außenrotorlager und eines Innenrotorlager ein Lagerpaar, für welches die genannte Be dingung gilt. Insbesondere sind alle Außenrotorlager und alle Innenrotorlager Bestandteil eines solchen Lagerpaars. Hierdurch wird eine besonders verschleißarme Lagerung erzielt.

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Außenrotorlager in axialer Richtung gesehen zwi schen den Innenrotorlagern angeordnet sind oder umgekehrt. Alle Außenrotorlager, die der Lage rung des Außenrotors dienen, sind also zwischen wenigstens zwei Innenrotorlagem vorgesehen beziehungsweise umgekehrt. Hierbei sind die Außenrotorlager in axialer Richtung sowohl vonei nander als auch von jedem der Innenrotorlager beabstandet. Auch hierdurch wird eine kippstabile und verschleißarme Lagerung des Außenrotors und des Innenrotors realisiert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eines der Rotorlager, insbesondere die Außenrotorlager und/oder die Innenrotorlager, als Wälzlager, insbesondere als Axial/Radial- Wälzlager, beispielsweise als Schrägkugellager oder als Kegelrollenlager, oder als hydrostatisches Lager ausgestaltet ist. Bevorzugt gilt dies für alle Rotorlager, zumindest für alle Außenrotorlager und/oder alle Innenrotorlager. Die Verwendung des Wälzlagers als Außenrotorlager und/oder als Innenrotorlager ermöglicht eine besonders hohe Lebensdauer der Fluidenergiemaschine und zu dem eine besonders hohe Effizienz, da in dem Wälzlager geringere Verluste anfallen als beispiels weise in Gleitlagern. Das Wälzlager ist zur Lagerung des Außenrotors und/oder des Innenrotors zumindest in radialer Richtung vorgesehen und ausgebildet. Zusätzlich kann es jedoch einer La gerung in axialer Richtung dienen und weist hierbei beispielsweise eine der genannten Ausgestal tungen auf. Durch das Lagern in axialer Richtung wird bevorzugt verhindert, dass die Seitenwände auseinander, also voneinander fort, gedrängt werden. Hierdurch wird eine hervorragende Dichtheit der Fluidenergiemaschine sichergestellt. Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise wenigstens eines der Rotorlager als hydrostatisches Lager ausgestaltet. Insoweit ist also zumindest einer der Rotoren, beispielsweise der Innenrotor oder der Außenrotor, mittels des hydrostatischen Lagers drehbar gelagert. Bevorzugt wird das hydrostatische Lager zur Lagerung des Innenrotors verwendet, wohingegen der Außenrotor unter Verwendung des Außenrotorlagers drehbar gelagert ist, wobei das Außenrotorlager bevorzugt als Wälzlager vorliegt. Besonders bevorzugt ist der Innenrotor mithilfe des hydrostatischen Lagers und der Außenrotor mithilfe des Außenrotorlagers an der Zentralwelle drehbar gelagert. Die Ver wendung des hydrostatischen Lagers ermöglicht eine deutliche Reduzierung von Reibungsverlus ten in der Fluidenergiemaschine, sodass ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor bezüglich des Außenrotors ex zentrisch auf der Zentralwelle gelagert ist, insbesondere mittels eines Exzenters der Zentralwelle. Auf die exzentrische Lagerung von Innenrotor und Außenrotor zueinander wurde bereits hinge wiesen. Der Innenrotor ist um die Innenrotordrehachse und der Außenrotor um die Außenrotord rehachse drehbar gelagert, wobei die beiden Drehachsen parallel beabstandet zueinander angeord net sind, um die exzentrische Lagerung zu realisieren. Es ist vorgesehen, dass sowohl der Innen rotor als auch der Außenrotor auf der Zentralwelle drehbar gelagert sind. Das bedeutet, dass der Innenrotor und der Außenrotor die Zentralwelle jeweils umgreifen, wobei der Innenrotor mithilfe des wenigstens einen Innenrotorlagers und der Außenrotor mithilfe des wenigstens einen Außen rotorlagers an der Zentralwelle angreift. Um die exzentrische Lagerung von Innenrotor und Au ßenrotor besonders einfach zu erzielen, weist die Zentralwelle in einer bevorzugten Ausgestaltung den Exzenter auf. Der Innenrotor ist unmittelbar auf beziehungsweise an den Exzenter gelagert, wohingegen der Außenrotor abseits des Exzenter an der Zentralwelle gelagert ist. Der Exzenter ist derart ausgestaltet, dass der parallele Abstand zwischen der Innenrotordrehachse und der Außen rotordrehachse vorliegt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor oder der Innenrotor mit einer bezüglich des Maschinengehäuses drehbar gelagerten Maschinenwelle der Fluidenergiemaschine antriebstechnisch gekoppelt ist, insbesondere starr und/oder permanent. Die Maschinenwelle dient dem Abführen von mechanischer Energie aus der Fluidenergiemaschine oder alternativ dem Zu führen von mechanischer Energie in die Fluidenergiemaschine. Vorzugsweise ist derjenige Rotor mit der Maschinenwelle antriebstechnisch gekoppelt, welche die Seitenwände aufweist. Verfügt also der Außenrotor über die Seitenwände, so ist auch der Außenrotor mit der Maschinenwelle verbunden. Weist umgekehrt der Innenrotor die Seitenwände auf, so ist der Innenrotor mit der Maschinenwelle gekoppelt. Die antriebstechnische Kopplung zwischen dem jeweiligen Rotor und der Maschinenwelle ist vorzugsweise starr und/oder permanent.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor oder der Innenrotor über eine Magnetkupplung mit der Maschinenwelle antriebstechnisch gekoppelt ist, insbesondere durch eine Wand des Maschinengehäuses hindurch. Mithilfe der Magnetkupplung wird eine magnetische Kopplung zwischen dem jeweiligen Rotor und der Maschinenwelle hergestellt. Das bedeutet, dass der Rotor und die Maschinenwelle nicht unmittelbar miteinander verbunden sind, sondern ledig lich über die Magnetkupplung und entsprechend die magnetische Kopplung. Mithilfe der Magnet kupplung kann das Maschinengehäuse hermetisch dicht ausgeführt sein. In diesem Fall ist der Rotor mit der Maschinenwelle mittels der Magnetkupplung durch die Wand des Maschinengehäu ses hindurchgekoppelt, sodass also die Wand zwischen dem Rotoren der Maschinenwelle vorliegt und diese voneinander beabstandet. Auf diese Art und Weise wird ein Innenraum der Fluidener giemaschine von der Außenumgebung strömungstechnisch abgetrennt, sodass eine besonders hohe Betriebssicherheit erzielt ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in axialer Richtung gesehen zwischen dem Au ßenrotor oder dem Innenrotor einerseits und den Seitenwänden andererseits Rotor di chtungen an geordnet sind, insbesondere X-Ringe oder O-Ringe. Die Rotordichtungen liegen zwischen den Seitenwänden und demjenigen Rotor vor, welche die Seitenwände nicht aufweist. Verfügt also der Außenrotor über die Seitenwände, so sind die Rotor di chtungen zwischen dem Innenrotor und den Seitenwänden angeordnet. Weist hingegen der Innenrotor die Seitenwände auf, so liegen die Ro tordichtungen zwischen dem Außenrotor den Seitenwänden vor. Die Rotordichtungen bestehen aus einem Material, welches von einem Material des jeweiligen Rotors und/oder der Seitenwände verschieden ist. Insbesondere bestehen die Rotordichtungen aus einem Dichtungsmaterial, bei spielsweise einem Elastomer. Die Rotordichtungen sind beiderseits des jeweiligen Rotor angeord net, also zwischen dem Rotor und jeder der Seitenwände. Hierdurch wird eine besonders gute Abdichtung und eine entsprechend hohe Effizienz erzielt. Die Rotor di chtungen liegen besonders bevorzugt als X-Ringe oder als O-Ringe vor. Die X-Ringe können auch als Quadringe bezeichnet werden. Die Rotordichtungen sind weiter bevorzugt in Ausnehmungen angeordnet beziehungs weise aufgenommen, die in dem jeweiligen Rotor ausgebildet sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Rotordichtungen stets zuverlässig dichtend an den Seitenwänden anliegen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in axialer Richtung gesehen zwischen dem Ver bindungshebel und den Seitenwänden Verbindungshebeldichtungen angeordnet sind. Die Verbindungshebeldichtungen stellen sicher, dass der Verbindungshebel zuverlässig dichtend mit den Seitenwänden zusammenwirkt, um eine strömungstechnische Trennung zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer zu erzielen. Die Verbindungshebeldichtungen beste hen vorzugsweise ebenfalls aus dem Dichtungsmaterial, beispielsweise dem Elastomer. Sie sind beiderseits des Verbindungshebels angeordnet, also zwischen dem Verbindungshebel und jeder der Seitenwände. Wiederum dient dies der Erzielung einer besonders guten Abdichtung und einer entsprechend hohen Effizienz. Die Verbindungshebeldichtungen können einen X-Querschnitt auf weisen oder rund sein. Unter dem X-Querschnitt ist zu verstehen, dass die Verbindungshebeldich tungen vier Dichtlippen aufweisen, die beabstandet voneinander angeordnet sind, insbesondere gleichmäßig. Die Verbindungshebeldichtungen sind weiter bevorzugt in Ausnehmungen angeord net beziehungsweise aufgenommen, die in dem Verbindungshebel ausgebildet sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Verbindungshebeldichtungen stets zuverlässig dichtend an den Seitenwän den anliegen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor und/oder Innenrotor eine Ver bindungshebelaufnahme aufweisen, in welcher der Verbindungshebel in wenigstens einer Dreh winkelstellung des Innenrotors angeordnet ist. Die Verbindungshebelaufnahme ist eine an dem Außenrotor und/oder dem Innenrotor ausgebildete Aussparung, welche die Innenumfangsfläche des Außenrotors und/oder die Außenumfangsfläche des Innenrotors durchgreift. In anderen Wor ten ist die Verbindungshebelaufnahme entweder nur in dem Außenrotor, nur in dem Innenrotor oder sowohl in dem Außenrotor als auch in dem Innenrotor ausgebildet. In letzterem Fall ist die Verbindungshebelaufnahme mehrteilig und setzt sich aus einem in dem Außenrotor ausgebildeten ersten Teil und einem in dem Innenrotor ausgebildeten zweiten Teil zusammen.

Während einer Drehbewegung des Außenrotors und des Innenrotors passiert der Verbindungshe bel einmal pro Umdrehung die Dichtstelle. Um ein zuverlässiges Anliegen der Innenumfangsflä che an der Außenumfangsfläche abseits des Verbindungshebels zu erzielen, ist die Verbindungs hebelaufnahme derart ausgestaltet, dass der Verbindungshebels zumindest bereichsweise in ihr aufgenommen ist, nämlich insbesondere bei seinem Passieren der Dichtstelle. In der genannten Drehwinkel Stellung ist der Dichthebel zumindest größtenteils in der Dichthebel aufnahm e ange ordnet, beispielsweise greift er über seine gesamte Erstreckung in Umfangsrichtung in die Dicht- hebelaufnahme ein. Vorzugsweise liegt die erste Verbindungshebeldrehachse, um welche der Ver bindungshebel an dem Innenrotor drehbar gelagert ist, in der Verbindungshebelaufnahme vor. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass eine der Verbindungshebeldrehachsen, also entweder die erste Verbindungshebel drehachse oder die zweite Verbindungshebeldrehachse, permanent und so mit unabhängig von der Drehwinkel Stellung in der Verbindungshebelaufnahme angeordnet ist. Die j eweils andere der Verbindungshebel drehachsen liegt hingegen überhaupt nicht oder lediglich zeit weise, insbesondere in der Drehwinkel Stellung beziehungsweise einem die Drehwinkel Stellung aufnehmenden Drehwinkelstellungsbereich in der Verbindungshebelaufnahme vor. Ist die Verbin dungshebelaufnahme mehrteilig, so liegt die jeweilige Verbindungshebeldrehachse entweder in dem ersten Teil oder in dem zweiten Teil der Verbindungshebelaufnahme vor, jedoch nicht außer halb von diesen.

Die Verbindungshebelaufnahme weist in Umfangsrichtung bevorzugt Abmessungen auf, welche einer Erstreckung des Verbindungshebels in derjenigen Richtung entspricht, in welcher er seine größten Abmessungen aufweist. Beispielsweise beträgt die Erstreckung der Verbindungshebelauf nahme in Umfangsrichtung insoweit zumindest einem Abstand zwischen der ersten Verbindungs hebeldrehachse und der zweiten Verbindungshebel drehachse. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Verbindungshebel zumindest größtenteils oder sogar vollständig in der Dichthebelaufnahme auf genommen werden und somit die Dichtstelle verlustfrei passieren kann.

Der Verbindungshebel kann grundsätzlich unabhängig von dem Vorliegen oder der Ausgestal tung der Verbindungshebelaufnahme gerade sein beziehungsweise einen geraden Verlauf aufwei sen. Beispielsweise ist hierbei eine dem Innenrotor zugewandte Innenseite des Verbindungshebels und/oder eine dem Außenrotor zugewandte Außenseite des Verbindungshebels gerade. Insbeson dere verläuft die Innenseite und/oder die Außenseite - im Schnitt gesehen - parallel zu einer ge dachten Ebene, die sowohl die erste Verbindungshebeldrehachse als auch die zweite Verbindungs hebeldrehachse in sich aufnimmt. Die Innenseite und/oder die Außenseite weist hierbei eine Er streckung zwischen den Verbindungshebeldrehachsen auf, welche mindestens 40 %, mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 80 % des Abstands zwischen den Ver bindungshebeldrehachsen entspricht. Alternativ kann der Verbindungshebel jedoch auch ge krümmt sein. Hierzu ist zum Beispiel die Innenseite und/oder die Außenseite des Verbindungshe bels mit einem von Null verschiedenen Krümmungsradius ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Verbindungshebel in der Drehwinkel Stellung, in welcher er in der Verbindungshebelaufnahme angeordnet ist, die Innenkonturfläche des Außenro tors und/oder die Außenkonturfläche des Innenrotors zumindest bereichsweise vervollständigt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Verbindungshebel auf seiner in radialer Richtung außen liegenden Seite gekrümmt ist, wobei die Krümmung bevorzugt denselben oder zumindest einen ähnlichen Krümmungsradius aufweist wie die Innenkonturfläche des Außenrotors und/oder die Außenkonturfläche des Innenrotors. Beispielsweise liegt der Krümmungsradius der Krüm mung des Verbindungshebels zwischen einem Krümmungsradius der Außenkonturfläche des In nenrotors und einem Krümmungsradius der Innenkonturfläche des Außenrotors. Hierdurch ist der Verbindungshebel in der Drehwinkel Stellung auf ideale Art und Weise an die Innenkonturfläche des Außenrotors und/oder die Außenkonturfläche des Innenrotors angepasst, sodass bei seinem Passieren der Dichtstelle keine zusätzliche Reibung auftritt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor und/oder der Innenrotor (j eweils) eine Lageraufnahme aufweisen, in welcher ein jeweiliges Lagerelement des Verbindungshebels zur drehbaren Lagerung des Verbindungshebels und/oder zur Ausbildung einer Labyrinthdichtung drehbar gelagert ist. Die Lageraufnahme liegt vorzugsweise als Vertiefung in dem Außenrotor beziehungsweise dem Innenrotor vor. Sie durchgreift hierbei die Außenumfangsfläche des Innen rotors beziehungsweise die Innenumfangsfläche des Außenrotors unter Ausbildung einer Mün dungsöffnung. Durch die Mündungsöffnung mündet die Lageraufnahme in den Fluidraum ein. Beispielsweise verfügt lediglich der Außenrotor, nicht jedoch der Innenrotor, über die Lagerauf nahme. Umgekehrt kann es vorgesehen sein, dass lediglich der Innenrotor, nicht jedoch der Au ßenrotor, die Lageraufnahme aufweist. Vorzugsweise ist jedoch sowohl in dem Außenrotor als auch in dem Innenrotor jeweils eine Lageraufnahme ausgebildet, in welche der Verbindungshebel beziehungsweise dessen Lagerelement eingreift. Vorzugsweise ist das Lagerelement vollständig in der Lageraufnahme aufgenommen und der Verbindungshebel erstreckt sich durch die Mün dungsöffnung hindurch, nämlich ausgehend von dem Lagerelement aus der Lageraufnahme her aus.

Das Lagerelement und die Lageraufnahme sind zur drehbeweglichen Lagerung des Verbindungs hebels an dem Außenrotor beziehungsweise dem Innenrotor vorgesehen und ausgestaltet, nämlich um die jeweilige Drehachse. Hierzu ist insbesondere das Lagerelement kreiszylindrisch oder zu mindest Teil kreiszylindrisch. Die Lageraufnahme ist in jedem Fall an das Lagerelement form- und abmessungsangepasst, weist also dieselbe Form und dieselbe oder zumindest nahezu diesel ben Abmessungen auf. Das Lagerelement und die Lageraufnahme bilden insoweit gemeinsam ein Gleitlager für den Verbindungshebel an dem jeweiligen Rotor aus.

Zusätzlich oder alternativ bilden die Lageraufnahme und das Lagerelement eine Labyrinthdich tung aus, mittels welcher die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Hierzu liegen das Lagerelement und eine die Lageraufnahme begren zende Wand, die von dem jeweiligen Rotor gebildet ist, gleitend aneinander an. Der zwischen dem Lagerelement und der Wand verbleibende Spalt ist derart bemessen, dass eine hinreichende Dicht heit zwischen den Fluidkammern realisiert ist. Vorzugsweise dient das Zusammenwirken des La gerelements und der Lageraufnahme sowohl der drehbaren Lagerung des Verbindungshebels an dem jeweiligen Rotor als auch der zuverlässigen Abdichtung. Hierdurch wird eine besonders hohe Effizienz der Fluidenergiemaschine realisiert.

Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Lageraufnahme in axialer Richtung zumindest einseitig offen ist. Dies ermöglicht ein Einschieben des Lagerelement in die Lageraufnahme in axialer Richtung. Bei einer solchen Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine wird der Verbin dungshebel beziehungsweise dessen Lagerelement von den den Fluidraum begrenzenden Seiten wänden in der Lageraufnahme gehalten. Eine separate Befestigung zum Festsetzen des Lagerele ment in der Lageraufnahme in axialer Richtung wird daher nicht benötigt, sodass ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau der Fluidenergiemaschine realisiert ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Lageraufnahme in axialer Richtung lediglich einseitig offen ist und ander seitig von einer Wand des jeweiligen Rotor begrenzt wird. Besonders bevorzugt ist die Lagerauf nahme in axialer Richtung jedoch beidseitig offen, nämlich insbesondere derart, dass das Einschie ben des Lagerelement in die Lageraufnahme aus beiden Richtungen erfolgen kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verbindungshebel durch eine Mündungsöff nung der Lageraufnahme aus der Lageraufnahme herausragt. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die Lageraufnahme ist bereichsweise randoffen, weist also im Querschnitt gesehen keinen durchgehenden Rand auf, sondern der Rand ist bereichsweise unterbrochen, nämlich durch die Mündungsöffnung. Das bedeutet, dass die Mündungsöffnung in Umfangsrichtung gesehen beidseitig von dem Rand begrenzt ist. Durch die Mündungsöffnung hindurch erstreckt sich der Verbindungshebel aus der Lageraufnahme heraus. Mit einer solchen Ausgestaltung der Fluidener giemaschine können die bereits beschriebenen Vorteile erzielt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lageraufnahme über einen Winkelbereich von mindestens 225°, mindestens 270° oder mindestens 315° in Umfangsrichtung randgeschlossen ausgebildet ist. Umgekehrt bedeutet dies, dass die Mündungsöffnung in Umfangsrichtung eine Erstreckung von höchstens 135°, höchstens 90° oder höchstens 45° aufweist. Hierdurch wird ei nerseits eine zuverlässige Lagerung des Verbindungshebels in der Lageraufnahme und anderer seits die bereits beschriebene Abdichtung durch Ausbildung der Labyrinthdichtung realisiert. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Lagerelement des Verbindungshebels hohl ist und sich ein Grundelement des Verbindungshebels aus dem Lagerelement heraus erstreckt. Beispielsweise ist das Lagerelement insoweit hohlkreiszylinderförmig oder zumindest hohlteil- kreiszylinderförmig und weist einen Spalt auf, durch welchen das Grundelement in es eingreift. Das Lagerelement liegt also beispielsweise nach Art einer geschlitzten Hülse vor. Bevorzugt be steht das Lagerelement aus einem Material, welches von einem Material des Grundelements ver schieden ist. Bevorzugt ist das Material des Lagerelements weicher als das Material des Verbin dungshebels, insbesondere verfügt es über bessere Gleiteigenschaften. Das Lagerelement dient insoweit einer reibungsarmen Lagerung des Verbindungshebels an dem jeweiligen Rotor. Es kann vorgesehen sein, dass das Lagerelement separat von dem Grundelement hergestellt und nachfol gend mit diesem verbunden beziehungsweise an diesem befestigt wird. Es kann jedoch auch vor gesehen sein, dass das Lagerelement als Beschichtung auf das Grundelement aufgebracht wird. Besonders bevorzugt weist der Verbindungshebel im Schnitt gesehen auf gegenüberliegenden Sei ten jeweils ein solches Lagerelement auf, welches in eine an dem jeweiligen Rotor ausgebildete Lageraufnahme eingreift.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Innenrotor wenigstens eine in die erste Fluidkammer einmündende Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und in dem Außenrotor die wenigs tens eine in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung ausgebildet ist, wobei in Umfangsrichtung gesehen die wenigstens eine Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und/oder die wenigstens eine Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung zwischen der ersten Verbin dungshebeldrehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse angeordnet sind. Die beiden Fluiddurchtrittsöffnungen, also die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und die Außenrotorflu- iddurchtrittsöffnung, dienen dem Einbringen von Fluid in die jeweilige Fluidkammer oder dem Ausbringen des Fluids aus der jeweiligen Fluidkammer. Durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung kann also beispielsweise der ersten Fluidkammer Fluid zugeführt oder aus ihr entnommen werden. Entsprechend kann durch die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung der zweiten Fluidkam mer Fluid zugeführt oder aus ihr entnommen werden.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass eine Durchströmungsrichtung der Fluiddurchtrittsöffnungen während eines Betriebs der Fluidenergiemaschine gleich bleibt. Beispielsweise ist also die Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnung als Fluideinlassöffnung und die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung als Fluidauslassöffnung ausgebildet. Durch die Fluideinlassöffnung wird der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zugeführt, wohingegen es durch die Fluidauslassöffnung zumindest zeitweise aus der zweiten Fluidkammer entnommen wird.

Um über einen möglichst weiten Drehwinkelbereich des Innenrotors und des Außenrotors hinweg Fluid in die Fluidkammem ein beziehungsweise aus ihnen ausbringen zu können, ist zumindest eine der Fluiddurchtrittsöffnungen im Bereich des Verbindungshebels angeordnet. Hierzu liegt sie in Umfangsrichtung gesehen zwischen der ersten Verbindungshebeldrehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse vor, beispielsweise jeweils in zumindest einer Drehwinkel Stellung des Außenrotors beziehungsweise des Innenrotors in etwa mittig. Bevorzugt gilt dies jeweils so wohl für die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung als auch für die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung. Es kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Fluiddurchtrittsöffnung ausschließlich zwischen der ersten Verbindungshebel drehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse in den Fluidraum einmündet, die Fluiddurchtrittsöffnung beziehungsweise ihre Mündungsöffnung sich also nicht in Umfangsrichtung über die Verbindungshebel drehachsen hinaus erstreckt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Fluiddurchtrittsöffnung beziehungsweise ihre Mündungsöffnung ledig lich bereichsweise zwischen den Verbindungshebeldrehachsen angeordnet ist und sich über zu mindest eine der Verbindungshebeldrehachsen in Umfangsrichtung hinaus erstreckt.

Es kann vorgesehen sein, dass die beiden Fluiddurchtrittsöffnungen in Umfangsrichtung miteinan der in Überdeckung vorliegen oder sogar miteinander fluchten. Vorzugsweise sind sie jedoch in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, insbesondere läuft die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung der Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Drehrichtung des Innenrotors nach. In der Drehrichtung gesehen liegt also Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung vor der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung. Besonders bevorzugt ist dies über eine vollständige Umdrehung des Innenrotors beziehungsweise des Außenrotors hinweg der Fall.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Innenrotorfluiddurchtritts öffnung zumindest bereichsweise in eine Verbindungshebelaufnahme des Innenrotors einmündet, in welche der Verbindungshebel in der wenigstens einen Drehwinkel Stellung des Innenrotors ein greift. Auf das Vorliegen der Verbindungshebelaufnahme wurde bereits hingewiesen. Um über einen möglichst weiten Drehwinkelbereich durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung das Ein bringen des Fluids in die erste Fluidkammer beziehungsweise das Entnehmen des Fluids aus der ersten Fluidkammer zu ermöglichen, mündet die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in die Verbin dungshebelaufnahme ein. Das bedeutet, dass sie in wenigstens einer Drehwinkel Stellung des In nenrotors beziehungsweise des Außenrotors in Umfangsrichtung von dem Verbindungshebel Übergriffen ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung ausschließlich mit der Verbindungshebelaufnahme in Überdeckung steht, in Umfangsrichtung also nicht über diese hinausragt. Alternativ mündet lediglich ein Teil der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in die Verbindungshebelaufnahme ein, wohingegen ein anderer Teil abseits der Verbindungshebelauf nahme in die Fluidkammer einmündet. Dies ermöglicht ein verlustarmes Ein- beziehungsweise Ausströmen des Fluids durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung über ihre Erstreckung eine gleichbleibende Durchströmungsquerschnittsfläche aufweist oder düsenartig ausgestaltet ist. In anderen Worten bleiben eine Form sowie ein Flächeninhalt der Durchströ mungsquerschnittsfläche über die gesamte Erstreckung der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung gleich. Hierdurch wird das hindurchströmen des Fluids durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung mit besonders geringen Verlusten ermöglicht, sodass sich wiederum eine hohe Effizienz der Fluidenergiemaschine ergibt. Alternativ ist es vorgesehen, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung düsenartig ist. Hierunter ist zu verstehen, dass sich der Durchströmungsquerschnittsflächen inhalt über die Erstreckung der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung hinweg verringert, insbesondere in Richtung des Fluidraums. Hierdurch wird das Einbringen von unter hohem Druck stehenden Fluid in den Fluidraum und ein schlagartiges Verdampfen des Fluids nach seinem Einbringen in den Fluidraum ermöglicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen vorliegen, die in die erste Fluidkammer einmünden, insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet voneinander und/oder in axialer Richtung in Überdeckung miteinander. Die bereits erwähnte In- nenrotorfluiddurchtrittsöffnung ist Bestandteil der mehreren Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen. Zusätzlich zu dieser liegt also zumindest eine weitere Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung vor, die in die erste Fluidkammer einmündet. Beispielsweise sind die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen ab seits der ersten Fluidkammer strömungstechnisch aneinander angeschlossen, sodass das Fluid die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen strömungstechnisch parallel in Richtung der ersten Fluidkam mer durchströmt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnun- gen separat voneinander mit dem Fluid beaufschlagbar sind und zum das zeitweise auch separat voneinander mit dem Fluid beaufschlagt werden. Das bedeutet, dass zumindest zeitweise lediglich ein Teil der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen, beispielsweise lediglich eine einzige der Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnungen, mit dem Fluid beaufschlagt werden, und dass zumindest zeitweise eine größere Anzahl an Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen, beispielsweise alle Innenrotorflu- iddurchtrittsöffnungen, mit dem Fluid beaufschlagt werden.

Die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen münden beab standet voneinander in die erste Fluidkam mer ein, nämlich insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet voneinander. Hierdurch wird ein besonders effizienter Betrieb der Fluidenergiemaschine ermöglicht, da das Einbringen oder Ent nehmen des Fluids über die so angeordneten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen bei unterschied lichen Drehwinkel Stellungen der Rotoren zueinander erfolgt beziehungsweise zumindest erfolgen kann. Zusätzlich oder alternativ liegen die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen in axialer Richtung in Überdeckung zueinander vor. Hierunter ist zu verstehen, dass sie an derselben axialen Position angeordnet sind. Liegen mehr als zwei Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen vor, so sind diese be vorzugt in Umfangsrichtung äquidistant zueinander angeordnet. Die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nungen weisen also zueinander identische Abstände auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen gleichmäßig über den Umfang des Innenrotors verteilt ange ordnet sind. Insgesamt wird mit der beschriebenen Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ein effektiver Betrieb mit unterschiedlichen Fluiden beziehungsweise bei unterschiedlichen Aggregat zuständen des Fluids ermöglicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor auf einer an dem Maschinenge häuse gelagerten Maschinenwelle der Fluidenergiemaschine angeordnet und starr mit ihr verbun den ist. Über die Maschinenwelle stellt die Fluidenergiemaschine mechanische Energie bereit oder es wird ihr mechanische Energie zugeführt. Die Maschinenwelle ist insoweit eine Antriebswelle beziehungsweise eine Abtriebswelle der Fluidenergiemaschine. Die Maschinenwelle ist mit dem Innenrotor starr verbunden und durchgreift ihn in axialer Richtung zumindest bereichsweise, be vorzugt vollständig. Beispielsweise steht die Maschinenwelle in axialer Richtung gesehen beid seitig über den Innenrotor über. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und platzspa rende Konstruktion.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Maschinenwelle und/oder der Zentralwelle ein zumindest zeitweise, insbesondere nur zeitweise, mit der wenigstens einen Innenrotorflu- iddurchtrittsöffnung in Strömungsverbindung stehender Hohlraum ausgebildet oder eine zumin dest zeitweise, insbesondere nur zeitweise, mit der wenigstens einen Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung in Strömungsverbindung stehende Fluidleitung angeordnet ist. In der Maschinenwelle bezie hungsweise der Zentralwelle liegt der Hohlraum vor. Alternativ ist in ihr die Fluidleitung ange ordnet. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Maschinenwelle als Hohlwelle vorliegt, also stets den Hohlraum aufweist, und dass die Fluidleitung in dem Hohlraum vorliegt. Der Hohlraum beziehungsweise die Fluidleitung sind zumindest zeitweise mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung strömungsverbunden. Insbesondere liegt die Strömungsverbindung lediglich zeitweise vor. Über den Hohlraum beziehungsweise die Fluidleitung wird der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und über diese der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zugeführt oder entnommen. Eine solche Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht eine kompakte Bauform und zu dem ein gezieltes Zuführen beziehungsweise Entnehmen des Fluids.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das hydrostatische Lager über den Hohlraum und/oder die Fluidleitung zumindest zeitweise mit Fluid beaufschlagt ist. Das hydrostatische Lager liegt bevorzugt zwischen der Zentralwelle und dem Innenrotor vor, konkret zwischen einer Au ßenumfangsfläche der Zentralwelle und einer Innenumfangsfläche des Innenrotors. Zwischen der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche liegt ein Lagerspalt vor, der vorzugsweise in Umfangsrichtung durchgehend ist. Während des Betriebs der Fluidenergiemaschine wird zumin dest zeitweise, vorzugsweise permanent, Fluid in den Lagerspalt eingebracht. Dies erfolgt insbe sondere derart, dass der in dem Lagerspalt vorliegende Druck des Fluids hinreichend ist, um die Außenumfangsfläche von der Innenumfangsfläche durchgehend zu separieren, also ein Abheben der Innenumfangsfläche von der Außenumfangsfläche zu bewirken. Hierdurch wird eine beson ders reibungsarme Lagerung erzielt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Maschinenwelle oder die Zentralwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und eine einen Fluidkanal aufweisende stationäre Fluidzuführlanze in den Hohlraum der Maschinenwelle oder der Zentralwelle eingreift, in deren Mantelfläche eine Fluidübertrittsöffnung ausgebildet ist, die zeitweise, insbesondere lediglich zeitweise, über eine Fluiddurchlassöffnung der Maschinenwelle oder der Zentralwelle mit der wenigstens einen Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnung in Strömungsverbindung steht. Die Maschinenwelle beziehungsweise Hohlwelle ist bezüglich des Maschinengehäuses drehbar gelagert, wohingegen die Zentralwelle bezüglich des Maschinengehäuses ortsfest ist. Die Fluidzuführlanze, welche in die Maschinen welle beziehungsweise die Zentralwelle hineinragt, ist in jedem Fall ortsfest bezüglich des Ma schinengehäuses. Anders ausgedrückt ist die Maschinenwelle bezüglich der Fluidzuführlanze drehbar.

Über die Fluidzuführlanze ist der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zuführbar bezie hungsweise wird der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zugeführt. Hierzu steht die Fluidzuführlanze zumindest zeitweise, insbesondere nur zeitweise, über die Fluidübertrittsöffnung und die Fluiddurchlassöffnung sowie die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung mit der ersten Fluid kammer in Strömungsverbindung. Die Fluidübertrittsöffnung liegt in der Mantelfläche der Fluid- zuführlanze vor, die Fluiddurchlassöffnung in der Maschinenwelle beziehungsweise der Zentral welle, insbesondere in einer Mantelfläche der Maschinenwelle oder der Zentralwelle. Beispiels weise sind die Fluidübertrittsöffnung und die Fluiddurchlassöffnung derart angeordnet und ausge bildet, dass sie lediglich zeitweise, nämlich in einem begrenzten Drehwinkelbereich, miteinander in Überdeckung stehen, so dass das Fluid aus der Fluidzuführlanze in die Fluiddurchlassöffnung einströmen kann.

Die Fluiddurchlassöffnung steht mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Strömungsverbin dung, im Falle der als Hohlwelle ausgestalteten Maschinenwelle besonders bevorzugt durchge hend, also unabhängig von einer Drehwinkel Stellung des Innenrotors beziehungsweise des Außen rotors. Beispielsweise steht die Fluiddurchlassöffnung permanent in Strömungsverbindung mit ei ner Radialbohrung des Innenrotors, dessen dem ersten Fluidraum zugewandte Mündungsöffnun gen beziehungsweise dessen Durchgreifen einer dem ersten Fluidraum zugewandten Seite die In- nenrotorfluiddurchtrittsöffnung bildet. Liegt hingegen die Zentralwelle als Hohlwelle vor, so steht die Fluiddurchlassöffnung lediglich zeitweise, nämlich in Abhängigkeit von der Drehwinkelwel lung des Innenrotors bezüglich der Zentralwelle, mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Strö mungsverbindung. Besonders bevorzugt mündet die Fluiddurchlassöffnung in den Spalt des hyd rostatischen Lagers ein, insbesondere durchgehend. Dem Lager beziehungsweise dessen Spalt wird also über die Fluiddurchlassöffnung zumindest zeitweise, vorzugsweise während des Be triebs der Fluidenergiemaschine permanent, Fluid zugeführt. Die Fluiddurchlassöffnung ist vor zugsweise im Querschnitt rund. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht ein besonders einfaches und effektives Einbringen des Fluids in die erste Fluidkammer.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sie durch Strömungsquerschnittsfläche der Strö mungsverbindung einstellbar ist, insbesondere durch Drehen der Fluidzuführlanze bezüglich der Maschinenwelle oder der Zentralwelle. Bevorzugt ist ein Durchströmungsquerschnittsflächenin- halt, über welchen der Fluidkanal an die erste Fluidkammer strömungstechnisch angebunden ist, durch Verlagern oder Drehen der Fluidzuführlanze einstellbar. Beispielsweise entspricht der Durchströmungsquerschnittsflächeninhalt in einer ersten Stellung der Fluidzuführlanze einem ers ten Durchströmungsquerschnittsflächeninhalt und in einer zweiten Stellung der Fluidzuführlanze einem zweiten Durchströmungsquerschnittsflächeninhalt, die von dem ersten Durchströmungs- querschnittsflächeninhalt verschieden ist. Unter der Stellung wird bevorzugt eine Drehwinkel Stellung verstanden; es kann sich bei der Stellung jedoch auch um eine Stellung in axialer Richtung handeln. Bevorzugt ist die Fluidzuführlanze mit einem Stellantrieb antriebstech nisch gekoppelt, mittels welchem sie verlagert beziehungsweise gedreht werden kann. Mit der beschriebenen Vorgehensweise kann die Leistung der Fluidenergiemaschine auf besonders einfa che Art und Weise eingestellt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abmessungen der Fluidübertrittsöffnung und/oder Abmessungen der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung mindestens 50 %, mindestens 70 % oder mindestens 90 % des Abstands zwischen der ersten Verbindungshebel drehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse beträgt. Die genannten Abmessungen lie gen in Umfangsrichtung vor. Bevorzugt weist die Fluidübertrittsöffnung beziehungsweise die In- nenrotorfluiddurchtrittsöffnung in einer senkrecht auf dieser Richtung stehenden weiteren Rich tung, insbesondere in axialer Richtung, ähnliche Abmessungen auf, sodass sich ein runder Quer schnitt oder ein quadratischer Querschnitt der Öffnung ergibt. Insbesondere betragen die Abmes sungen in der weiteren Richtung mindestens 50 % und höchstens 150 % der Abmessungen in der erstgenannten Richtung, vorzugsweise mindestens 75 % und höchstens 125 % oder mindestens 90 % und höchstens 110 %. Hierdurch ergibt sich eine sehr große Durchströmungsquerschnittsfläche, welche von dem Fluid mit geringen Strömungsverlusten durchströmt wird. Hierdurch ergibt sich eine hohe Effizienz der Fluidenergiemaschine.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidsammelkammer in axialer Richtung beidseitig von die Lagerstellen aufweisenden Gehäuseseitenwänden des Maschinengehäuses, in radialer Richtung nach innen von dem Außenrotor und in radialer Richtung nach außen von einem die Gehäuseseitenwände verbindenden Verbindungsring begrenzt ist. Die Fluidsammelkammer umgreift den Außenring in Umfangsrichtung gesehen vollständig und durchgehend. Sie wird von den Gehäuseseitenwänden, dem Verbindungsring und dem Außenrotor gemeinsam begrenzt. Sie liegt in Form eines Rings und insoweit als Ringkammer vor. Der Verbindungsring dient zum einen einer mechanischen Befestigung der Gehäuseseitenwände aneinander und zum anderen dem Aus bilden der Fluidsammelkammer. Mit Hilfe des Verbindungsring kann eine mechanisch äußerst steife Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine realisiert sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidsammelkammer strömungstechnisch an einen Kondensator angeschlossen ist und/oder zumindest bereichsweise von einer den Kondensa tor ausbildenden Oberflächenvergrößerungseinrichtung begrenzt ist. Der Kondensator dient einem kühlen des Fluids in der Fluidsammelkammer. In anderen Worten ist der Kondensator entsprechend zum Kühlen des in der Fluidsammelkammer befindlichen Fluids vorgesehen und ausgestaltet. Vorzugsweise wird der Kondensator zum Kühlen des Fluids mit einem Kühlmittel beaufschlagt. Es kann vorgesehen sein, dass der Kondensator strömungstechnisch an die Fluid sammelkammer angeschlossen ist, sodass das in der Fluidsammelkammer vorliegende Fluid nach seinem Einströmen in die Fluidsammelkammer dem Kondensator zugeführt wird. Das bedeutet, dass das Fluid aus der Fluidsammelkammer ausströmt und zu dem Kondensator gelangt. Beispiels weise ist der Kondensator über eine entsprechende Fluidleitung an die Fluidsammelkammer strö mungstechnisch angeschlossen.

Zusätzlich oder alternativ ist die Fluidsammelkammer von der Oberflächenvergrößerungseinrich tung begrenzt, insbesondere in radialer Richtung nach außen. Die Oberflächenvergrößerungsein richtung ist Bestandteil des Kondensators. Die Oberflächenvergrößerungseinrichtung verfügt über wenigstens ein in die Fluidsammelkammer hineinragendes Oberflächenvergrößerungselement, vorzugsweise über eine Mehrzahl von in die Fluidsammelkammer hineinragenden Oberflächen vergrößerungselementen. Das Oberflächenvergrößerungselement liegt vorzugsweise in Form ei nes Vorsprungs vor. Mittels der Oberflächenvergrößerungseinrichtung ist ein besonders effektives Kühlen des Fluids in der Fluidsammelkammer möglich. Hierzu wird die Temperatur der Oberflä chenvergrößerungseinrichtung verringert, beispielsweise durch das Beaufschlagen des Kondensa tors mit dem Kühlmittel. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Oberflächenvergrößerungsein richtung in radialer Richtung innen die Fluidsammelkammer begrenzt und in radialer Richtung außen von dem Kühlmittel angeströmt wird.

Die Verwendung des Kondensators ermöglicht eine besonders effektive Verwendung der Fluid energiemaschine in einem Kreisprozess, beispielsweise einem Claudius-Rankine-Kreisprozess (CRC) oder einem Organic-Rankine-Kreisprozess (ORC).

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor an einem ersten Gehäuseteil des Maschinengehäuses und der Innenrotor an einem zweiten Gehäuseteil des Maschinengehäuses ge lagert ist und die beiden Gehäuseteile zur Einstellung eines Spaltmaßes zwischen der Innenum fangsfläche des Außenrotors und der Außenumfangsfläche des Innenrotors an der Dichtstelle ge geneinander verlagerbar sind, insbesondere linear gegeneinander verlagerbar. Das Spaltmaß, wel ches sich an der Dichtstelle zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche ein stellt, ist im Wesentlichen von Herstellungstoleranzen bei dem Herstellen der Fluidenergiema schine abhängig. Um ein geringes Spaltmaß zu erzielen, sind somit äußerst enge Fertigungstole ranzen einzuhalten. Da dies kostspielig ist und sich ohnehin über die Lebensdauer der Fluidenergiemaschine Verän derungen des Spaltmaßes ergeben können, sollen der Außenrotor und Innenrotor in radialer Rich tung gegeneinander verstellbar sein, sodass das Spaltmaß auch nach der Herstellung der Fluid energiemaschine veränderbar ist. Hierzu weist das Maschinengehäuse den ersten Gehäuseteil und den zweiten Gehäuseteil auf. Die beiden Gehäuseteile sind gegeneinander verlagerbar, nämlich in radialer Richtung. Da an dem ersten Gehäuseteil der Außenrotor und an dem zweiten Gehäuseteil der Innenrotor gelagert sind, ist auf diese Art und Weise das Spaltmaß anpassbar. Eine solche Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht ein kostengünstiges Herstellen der Fluidener- giemaschine, da vergleichsweise große Herstellungstoleranzen vorliegen können und dennoch das gewünschte Spaltmaß erzielbar ist.

In diesem Zusammenhang stellt beispielsweise die Zentralwelle einen der Gehäuseteile des Ma schinengehäuses dar. Einer der Rotoren, beispielsweise der Innenrotor, ist an der Zentralwelle und entsprechend dem Gehäuseteil des Maschinengehäuses gelagert. Ein anderer der Rotoren, bei spielsweise der Außenrotor, ist an einem anderen Gehäuseteil des Maschinengehäuses gelagert. Entsprechend lässt sich auch bei einer solchen Ausgestaltung das Spaltmaß auf besonders einfache Art und Weise anpassen, sodass sich eine besonders lange Lebensdauer der Fluidenergiemaschine ergibt, da bei einer verschleißbedingten Veränderung des Spaltmaßes dieses justiert werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor als erster Innenrotor mehrerer Innenrotoren, der Außenrotor als erster Außenrotor mehrerer Außenrotoren sowie der Verbin dungshebel als erster Verbindungshebel mehrerer Verbindungshebel vorliegt und der erste Innen rotor, der erste Außenrotor sowie der erste Verbindungshebel Teil einer ersten Rotoranordnung sind, und dass zusätzlich zu der ersten Rotoranordnung eine zweite Rotoranordnung mit einem zweiten der Innenrotoren, einem zweiten der Außenrotoren und einem zweiten der Verbindungs hebel vorliegt, wobei die Innenrotoren oder die Außenrotoren der Rotoranordnungen starr mitei nander verbunden sind.

Die Fluidenergiemaschine besteht also nicht aus einer einzigen Rotoranordnung, sondern vielmehr aus mehreren Rotoranordnungen, welche antriebstechnisch miteinander verbunden sind oder zu mindest miteinander verbunden sein können. Für die erste Rotoranordnung sind die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung uneingeschränkt heranziehbar. Dies gilt ebenso für die weiteren Rotoreinrichtungen, insbesondere die zweite Rotoreinrichtung. Beispielsweise ist die zweite Ro toreinrichtung identisch zu der ersten Rotoreinrichtung aufgebaut. Die antriebstechnische Verbin dung der Rotoranordnungen ist durch das Verbinden der Innenrotoren oder der Außenrotoren miteinander hergestellt. Durch die Verwendung mehrerer Rotoranordnungen kann die Leistung der Fluidenergiemaschine einfach skaliert werden. Zudem kann das an der Maschinenwelle be reitgestellte Drehmoment vergleichmäßigt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei Seitenwände zweier Rotoran ordnungen von einer gemeinsamen Seitenwand gebildet sind. Die Seitenwände sind - wie bereits erläutert - Bestandteil der Innenrotoren oder der Außenrotoren der Rotoranordnungen. Es kann vorgesehen sein, dass die Seitenwände zweier Rotoranordnungen unmittelbar aneinander angren zen beziehungsweise aneinander anliegend angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese beiden Sei tenwände jedoch zu der gemeinsamen Seitenwand zusammengefasst, sodass die gemeinsamen Seitenwand den Fluidraum einer der Rotoranordnungen in einer ersten Richtung und den Fluid raum einer zweiten der Rotoranordnungen in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung begrenzt. Hierdurch wird eine kompakte und materialsparende Ausgestaltung der Fluid energiemaschine realisiert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungshebel der Rotoranordnungen in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Jede der Rotoranordnungen verfügt über jeweils einen Verbindungshebel, welcher den jeweiligen Innenrotor mit dem jeweiligen Au ßenrotor antriebstechnisch verbindet. Jede der Rotoranordnungen verfügt über den Fluidraum, welcher von den Verbindungshebel in jeweils zwei Fluidkammem unterteilt ist. Die Rotoren sind in Umfangsrichtung gegeneinander angewinkelt angeordnet, sodass ihre Verbindungshebel in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Vorzugsweise sind die Verbindungshebel aller Ro toren in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Dies gilt insbesondere, falls eine Mehr zahl von Rotoren vorliegt, beispielsweise mindestens drei, mindestens vier oder mindestens fünf Rotoren. Hierdurch ist eine besonders deutliche Vergleichmäßigung des bereitgestellten Drehmo ments möglich.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine der Fluidkammern der ersten Rotoranord nung über ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, an eine der Fluidkammern der zweiten Rotoranordnung strömungstechnisch angeschlossen ist. Jeweils eine der Fluidkammem der Rotor anordnungen sind über das Ventil strömungstechnisch aneinander angeschlossen, sodass über das Ventil Fluid aus einer der Fluidkammern in eine andere der Fluidkammern überströmen kann. Anders ausgedrückt kann über das Ventil Fluid aus einer der Rotoranordnungen in eine andere der Rotoranordnungen gelangen. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, dass eine erste der Rotor anordnungen als Arbeitsmaschine und eine zweite der Rotoranordnungen als Kraftmaschine betrieben wird. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass die erste Rotoranordnung als Ver dichter arbeitet, welche der zweiten Rotoranordnung verdichtetes Fluid zuführt. Dieses verdichtete Fluid wird nachfolgend in der zweiten Rotoranordnung expandiert, sodass die zweite Rotoranord nung mechanische Energie bereitstellt, die zum Antreiben der ersten Rotoranordnung verwendet wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dem Fluid Treibstoff beizumengen und diesen in der Fluidenergiemaschine, insbesondere in der zweiten Rotoranordnung, zum Expandieren zu verwen den, um die in dem Treibstoff enthaltene Enthalpie und/oder chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Als Treibstoff kann jedes Mittel dienen, welches gemeinsam mit dem Fluid eine Expansion, also eine Volumenzunahme, bewirkt. Die Ausführungen zu dem Treibstoff sind selbstverständlich auch bei einer Ausgestaltung mit nur einer einzigen Rotoranordnung heranzieh bar.

Als Treibstoff wird beispielsweise ein brennbarer Treibstoff, also ein Kraftstoff, verwendet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein verdampfbares Fluid, welches bevorzugt unbrennbar ist, als Treibstoff dient. Besonders bevorzugt wird hierbei Wasser als Treibstoff verwendet. In diesem Fall wird der Fluidenergiemaschine das Fluid mit einer hohen Temperatur zugeführt, wel che ausreichend ist, um den Treibstoff zu verdampfen. Wird der Treibstoff in die Fluidenergiema schine eingebracht, insbesondere in die zweite Rotoranordnung, so verdampft er aufgrund der dort vorliegenden hohen Temperatur des Fluids, sodass eine deutliche Volumenvergrößerung auftritt. Diese wird in die mechanische Energie umgesetzt, welche zumindest teilweise zum Antreiben der Maschinenwelle und/oder der ersten Rotoranordnung Verwendung findet.

Anders ausgedrückt ist es zum Beispiel vorgesehen, dass mittels der ersten Rotoranordnung heißes Fluid angesaugt und in die zweite Rotoranordnung gefördert wird. Das Fluid weist hierbei in der zweiten Rotoranordnung eine Temperatur auf, die höher ist als ein Siedepunkt des Treibstoffs. In die zweite Rotoranordnung wird der Treibstoff bevorzugt unmittelbar eingebracht, nämlich derart, dass er in das heiße Fluid eingebracht wird. Beispielsweise wird der Treibstoff in Form von Trop fen eingebracht, insbesondere wird er eingedüst. Hierdurch weist er eine große Oberfläche auf, sodass er besonders rasch verdampft.

Das Ventil ist beispielsweise ein Rückschlagventil, welches rein passiv arbeitet. Das Rückschlag ventil öffnet insoweit, falls der Druck in der ersten Rotoranordnung größer ist als in der zweiten Rotoranordnung, sodass entsprechend das Fluid aus der ersten Rotoranordnung in die zweite Rotoranordnung überströmt. Das Ventil kann jedoch auch als Schaltventil, beispielsweise als elektromagnetisches Ventil oder dergleichen, ausgebildet sein. In diesem Fall ist beispielsweise eine elektronische Ventilsteuerung des Ventils realisiert, wodurch die Effizienz der Fluidenergie maschine weiter verbessert wird.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den Treibstoff dem Fluid auch dann beizumengen, falls lediglich eine einzige Rotoranordnung vorliegt oder falls mehrere Rotoranordnungen vorliegen, die strömungstechnisch unabhängig voneinander arbeiten, deren Rotoren, insbesondere Außenro toren jedoch mit einer gemeinsamen Maschinenwelle antriebstechnisch gekoppelt sind. Bei einer solchen Ausgestaltung kann es zudem vorgesehen sein, dass die Außenrotoren der Rotoranord nungen in einer gemeinsamen Fluidsammelkammer angeordnet sind, und die zweiten Fluidkam mern über die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung strömungstechnisch an diese gemeinsame Fluid sammelkammer angeschlossen sind.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung als erste Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in dem ersten Innenrotor und eine zweite Innenrotorfluiddurch trittsöffnung in dem zweiten Innenrotor ausgebildet sind, wobei die erste Innenrotorfluiddurch trittsöffnung die zweite Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung strömungstechnisch an eine gemein same Versorgungsleitung angeschlossen sind. Die gemeinsame Versorgungsleitung wird bei spielsweise von dem Hohlraum, der Fluidleitung oder dem Fluidkanal der Fluidzuführlanze gebil det. Über die Versorgungsleitung sind die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen strömungstech nisch parallel mit dem Fluid beaufschlagbar. Zumindest zeitweise wird also über die Versorgungs leitung das Fluid den Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und mithin den ersten Fluidkammern der Rotoranordnungen zugeführt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Innenrotor mehrere erste Innenrotor- fluiddurchtrittsöffnungen und der zweite Innenrotor mehrere zweite Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nungen aufweist, wobei jeweils eine der ersten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und eine der zweiten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen an eine jeweilige gemeinsame Versorgungsleitung strömungstechnisch angeschlossen sind. In dem ersten Innenrotor sind also mehrere erste Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnungen und in dem zweiten Innenrotor mehrere zweite Innenrotorflu- iddurchtrittsöffnungen ausgebildet. Insbesondere liegen ebensoviele erste Innenrotorfluiddurch trittsöffnungen wie zweite Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen vor und umgekehrt. Bevorzugt sind jeweils eine der ersten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und eine der zweiten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen an derselben Position in Umfangsrichtung angeordnet. Diese beiden Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen sind jeweils über die gemeinsame Versorgungsleitung strömungstechnisch aneinander angeschlossen. Insbesondere sind alle Innenrotorfluiddurchtritts- öffnungen der Rotoranordnungen, welche in Umfangsrichtung an derselben Position vorliegen, untereinander über jeweils eine gemeinsame Versorgungsleitung miteinander verbunden.

Allgemeiner ausgedrückt liegen in dem ersten Innenrotor die mehreren ersten Innenrotorflu iddurchtrittsöffnungen und in dem zweiten Innenrotor die mehreren zweiten Innenrotorfluiddurch trittsöffnungen vor. Für jeweils eine der ersten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und eine der zweiten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen ist eine gemeinsame Versorgungsleitung vorgesehen, über welche sie strömungstechnisch aneinander angebunden und mit Fluid beaufschlagbar sind. Dies gilt grundsätzlich für eine beliebige Anzahl an Rotoranordnungen. Jeweils eine der Innenro torfluiddurchtrittsöffnungen jeder der Rotoranordnungen ist an eine gemeinsame Versorgungslei tung beziehungsweise eine der gemeinsamen Versorgungsleitungen angeschlossen.

Grundsätzlich ist die beschriebene Fluidenergiemaschine, unabhängig von der Anzahl der Rotor anordnungen, vielfältig einsetzbar. Sie kann beispielsweise als Pumpe für das Fluid, beispielsweise als Pumpe für Flüssigkeiten und/oder Gase, Verwendung finden. In diesem Fall weist die Fluid energiemaschine ein ähnliches Förder- und Verdichterverhalten wie Flügelzellenpumpen, zum Beispiel Vakuumpumpen oder Benzinpumpen, auf. Sie zeichnet sich jedoch durch eine geringere Reibung, weniger Verschleiß und einen schmiermittelfreien Lauf aus. Die Fluidenergiemaschine kann auch als Kompressor zum Ansaugen und Verdichten von Gas herangezogen werden, auch für absolut ölfreie Druckluft, wie sie zum Beispiel in der Medizintechnik benötigt wird. Der hierzu notwendige schmiermittelfreie Betrieb der Fluidenergiemaschine wird durch die geringe Reibung ermöglicht.

Ebenso kann die Fluidenergiemaschine als Brennkraftmaschine betrieben werden, insbesondere falls mehrere Rotoranordnungen vorliegen, jedoch auch selbstverständlich bei nur einer einzigen Rotoranordnung. Hierbei wird ein brennbares Mittel als Treibstoff verwendet. Die Brennkraftma schine wird beispielsweise in einem Viertaktbetrieb betrieben. Auch eine Verwendung als Dampf maschine ist für die Fluidenergiemaschine möglich. Hierbei wird der Fluidenergiemaschine Dampf einer externen Dampfquelle zugeführt, um mechanische Energie bereitzustellen. Umge kehrt kann es vorgesehen sein, in der Fluidenergiemaschine Dampf zu erzeugen, nämlich beispielsweise durch das Zuführen von heißem Fluid und zu verdampfendem Treibstoff auf die vorstehend bereits beschriebene Art und Weise.

Es ist zudem möglich, die Fluidenergiemaschine als mehrstufige Fluidenergiemaschine auszubil den, bei welcher der Außenrotor von einem weiteren Außenrotor umgriffen ist und/oder in dem Innenrotor ein weiterer Innenrotor angeordnet ist. In diesem Fall ist der Außenrotor beziehungs weise der Innenrotor mit dem weiteren Außenrotor beziehungsweise dem weiteren Innenrotor über einen weiteren Verbindungshebel antriebstechnisch verbunden. Der weitere Außenrotor liegt zu dem an einer weiteren Dichtstelle dichtend an dem Außenrotor an beziehungsweise der weitere Innenrotor an einer weitere Dichtstelle dichtend an dem Innenrotor. Grundsätzlich kann hierbei eine beliebige Anzahl an weiteren Außenrotoren und Innenrotoren vorliegen. Eine derartige Aus gestaltung der Fluidenergiemaschine kann als mehrstufiger Kompressor, Brennkraftmaschine, Dampfmaschine, mehrstufige Verdichter oder Mischmaschine verwendet werden. Unter der Mischmaschine ist eine Einrichtung zu verstehen, welche unterschiedliche Flüssigkeiten und/oder Gase miteinander vermischt.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung mit einem Fluidkreislauf, in dem eine Fluidpumpe, ein Fluiderhitzer sowie eine Fluidenergiemaschine gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung vorliegen. Hinsichtlich der Vorteile der Antriebseinrichtung sowie der möglichen vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinrichtung sowie der Fluidenergiema schine wird auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen. Optional kann die Antriebseinrich tung einen Fluidverdampfer aufweisen.

Die Antriebseinrichtung dient insbesondere dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments an ei ner Maschinenwelle der Fluidenergiemaschine. Zum Betreiben der Fluidenergiemaschine verfügt die Antriebseinrichtung über den Fluidkreislauf, in welchem zumindest zeitweise ein Fluid umge wälzt wird, nämlich mittels der Fluidpumpe. Das Fluid wird mithilfe des Fluiderhitzers erhitzt und anschließend der Fluidenergiemaschine zugeführt. Zwischen dem Fluiderhitzer und der Fluidener giemaschine kann der Fluidverdampfer vorliegen. Der Fluidverdampfer dient dem Verdampfen des erhitzten Fluids, sodass das Fluid der Fluidenergiemaschine zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Dampf zugeführt wird.

In der Fluidenergiemaschine wird das Fluid wieder entspannt, wobei die in dem Fluid enthaltene Enthalpie in kinetische Energie der Maschinenwelle umgesetzt wird. Nachfolgend erfolgt ein Kon densieren des Fluids, beispielsweise mittels eines Kondensators der Fluidenergiemaschine oder eines separaten Kondensators der Antriebseinrichtung. Nachfolgend wird das Fluid erneut mithilfe der Fluidpumpe in Richtung der Fluidenergiemaschine gefördert und unter Verwendung des Flu iderhitzer erhitzt.

Das Erhitzen des Fluids erfolgt besonders bevorzugt im Sinne eines Überhitzens, bei welchem es über seinen Siedepunkt hinaus erhitzt wird. Vorzugsweise ist der Druck des Fluids hierbei derart eingestellt, dass es vor dem Erreichen der Fluidenergiemaschine flüssig ist, vorzugsweise voll ständig flüssig. In diesem Fall ist der Fluidverdampfer nicht vorgesehen. Entsprechend erreicht das Fluid die Fluidenergiemaschine in vollständig flüssigem Zustand. Erst in der Fluidenergiema schine verdampft das Fluid während des Entspannens, es durchläuft also die Fluidenergiemaschine in zumindest teilweise als Flüssigkeit und teilweise als Dampf.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidenergiemaschine, insbe sondere einer Fluidenergiemaschine gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Fluidenergiemaschine über einen um eine Außenrotordrehachse drehbar gelagerten Au ßenrotor und einen um eine von der Außenrotordrehachse verschiedene Innenrotordrehachse dreh bar gelagerten Innenrotor verfügt, der in einer Rotoraufnahme des Außenrotors angeordnet ist und mit seiner Außenumfangsfläche an einer Dichtstelle dichtend an einer die Rotoraufnahme begren zenden Innenumfangsfläche des Außenrotors anliegt, wobei ein zwischen der Außenumfangsflä che des Innenrotors und der Innenumfangsfläche des Außenrotors ein Fluidraum vorliegt, der von einem einerseits an dem Innenrotor um eine erste Verbindungshebeldrehachse und andererseits an dem Außenrotor um eine zweite Verbindungshebeldrehachse drehbar gelagerten Verbindungshe bel in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer unterteilt ist, und wobei zumindest einer der Fluidkammern zumindest zeitweise ein Fluid zugeführt wird.

Dabei ist vorgesehen, dass der Außenrotor in einer in dem Maschinengehäuse ausgebildeten Flu idsammelkammer angeordnet ist, in die wenigstens eine in dem Außenrotor ausgebildete und in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung des Außenrotors ein mündet, wobei der Außenrotor den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordreh achse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Innenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dich tend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Innenumfangsfläche bildenden Außenro torring des Außenrotors verbunden sind, oder wobei der Innenrotor den Fluidraum in axialer Rich tung bezüglich der Innenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Außenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Au ßenumfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine sowie einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Fluidenergiemaschine als auch das Ver fahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung wei tergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.

Während des Betriebs der Fluidenergiemaschine kann es vorgesehen sein, einer der Fluidkammem ein Fluid zuzuführen, um den Außenrotor und den Innenrotor anzutreiben. Beispielsweise wird unter Druck stehendes Fluid verwendet. In diesem Fall ist der Druck des Fluids derart gewählt, dass er das Volumen der Fluidkammer vergrößert und so die Rotoren antreibt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Fluid der Fluidenergiemaschine bereitgestellt und von dieser an gesaugt wird. In diesem Fall wird dem Fluid Treibstoff bevorzugt beigemengt und dieser zur Vo lumenvergrößerung der Fluidkammer verwendet, um die zur Verfügung stehende mechanische Energie zu vergrößern. Als Treibstoff kann jedes Mittel dienen, welches gemeinsam mit dem Fluid eine Expansion, also eine Volumenzunahme, bewirkt.

Als Treibstoff wird beispielsweise ein brennbarer Treibstoff, also ein Kraftstoff, verwendet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein verdampfbares Fluid, welches bevorzugt unbrennbar ist, als Treibstoff dient. Besonders bevorzugt wird hierbei Wasser als Treibstoff verwendet. In diesem Fall wird der Fluidenergiemaschine das Fluid mit einer hohen Temperatur zugeführt, wel che ausreichend ist, um den Treibstoff zu verdampfen. Wird der Treibstoff in die Fluidenergiema schine eingebracht, so verdampft er aufgrund der dort vorliegenden hohen Temperatur des Fluids, sodass eine deutliche Volumenvergrößerung auftritt. Diese wird in die mechanische Energie um gesetzt, welche zumindest teilweise zum Antreiben der Rotoren Verwendung findet. Beispiels weise ist es vorgesehen, heißes Fluid in die Fluidkammer einzusaugen. Das Fluid weist hierbei in der Fluidkammer eine Temperatur auf, die höher ist als ein Siedepunkt des Treibstoffs. Anschlie ßend wird der Treibstoff in die Fluidkammer eingebracht, nämlich derart, dass er mit dem heißen Fluid in Kontakt gerät. Beispielsweise wird der Treibstoff in Form von Tropfen eingebracht, ins besondere wird er eingedüst. Hierdurch weist er eine große Oberfläche auf, sodass er besonders rasch verdampft.

Bevorzugt wird das Fluid in die Fluidkammer eingebracht, bis diese ein bestimmtes Volumen er reicht hat. Beispielsweise wird das Fluid eingebracht, bis das Volumen der Fluidkammer mindestens 10 % bis höchstens 30 %, höchstens 25 % oder höchstens 20 % seines maximalen Volumens erreicht hat. Unter dem maximalen Volumen ist das größte Volumen zu verstehen, das die Fluidkammer über einen vollständigen Arbeitszyklus hinweg aufweist, also das größte wäh rend des Betriebs der Fluidenergiemaschine auftretende Volumen der Fluidkammer. Nachfolgend wird das Einbringen des Fluids beendet und der Treibstoff in die Fluidkammer eingebracht, sodass der Treibstoff durch das Zusammenwirken mit dem Fluid expandiert und eine Druckerhöhung bewirkt, die auf eine Vergrößerung des Volumens der Fluidkammer gerichtet ist. Hierdurch wer den die Rotoren angetrieben, sodass die Fluidenergiemaschine mechanische Energie zur Verfü gung stellt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass periodisch ein überhitztes Fluid in flüssigem Zustand derart in die erste Fluidkammer eingebracht wird, dass es in der ersten Fluidkammer unter Volumenzunahme verdampft. Das Fluid wird also vor dem Einbringen in die erste Fluidkammer überhitzt, sodass es eine Temperatur aufweist, welche über seinem Siedepunkt liegt. Gleichzeitig wird der Druck des Fluids derart eingestellt, dass das Fluid flüssig ist, vorzugsweise vollständig flüssig. Das überhitzte Fluid wird flüssig, insbesondere vollständig flüssig, in die erste Fluidkam mer eingebracht. Dort verdampft es schlagartig, sodass eine deutliche Volumenzunahme auftritt. Hierdurch wird mechanische Energie bereitgestellt, insbesondere an der Maschinenwelle. Die be schriebene Vorgehensweise wird im Sinne eines thermodynamischen Dreiecksprozesses durchge führt. Durch das Einbringen des Fluids in die erste Fluidkammer in flüssigem Zustand tritt eine Flashverdampfung beziehungsweise Entspannungsverdampfung auf. Die im Rahmen dieser Be schreibung erläuterte Fluidenergiemaschine ist in besonderem Maße für den Betrieb mit Fluid ge eignet, welches teilweise flüssig und teilweise gasförmig ist. Aufgrund der Funktionsweise und der Bewegungsabläufe der Fluidenergiemaschine wird das in dem Fluidraum in flüssigem Zustand vorliegende Fluid in radialer Richtung nach außen geschleudert und aus dem Fluidraum herausge drängt. Insbesondere wird das in dem ersten Fluidraum vorliegende Fluid nach außen geschleudet und dort gesammelt. Das in dem zweiten Fluidraum vorliegende Fluid wird ebenfalls nach außen geschleudeter und hierdurch aus dem zweiten Fluidraum herausgedrängt. Insgesamt ergibt sich ein deutlich höherer Wirkungsgrad bei dieser Betriebsweise als bei anderen Einrichtungen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Fluid wenigstens eine der nachfolgenden Stoffe oder ein wenigstens einen der nachfolgenden Stoffe aufweisendes Gemisch verwendet wird: Wasser, Ammoniak und Alkohol. Grundsätzlich kann ein beliebiger Stoff als Fluid verwendet werden, solange er in dem beabsichtigten Betriebstemperaturbereich flüssig ist und überhitzt werden kann. Als besonders geeignet haben sich Wasser, Ammoniak und Alkohol herausgestellt. Diese Stoffe können in bis auf unvermeidbare Verunreinigungen reiner Form als Fluid verwendet werden oder aber als Bestandteil des Gemischs. Das Fluid kann also beispielsweise ein Wasser- Ammoniak-Gemisch oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch sein.

Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Fluidenergiemaschine in einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine im Querschnitt,

Figur 3 eine schematische Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Fluid- energiemaschine,

Figur 4 eine schematische Querschnittdarstellung der Fluidenergiemaschine in der zweiten Aus führungsform

Figur 5 eine schematische Darstellung der Fluidenergiemaschine in einer dritten Ausführungs form als Bestandteil einer Antriebseinrichtung,

Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs der dritten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine, sowie

Figur 7 eine schematische Detaildarstellung der Fluidenergiemaschine in der dritten Ausfüh rungsform. Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fluidenergiemaschine 1 in einer ersten Aus führungsform im Längsschnitt. Die Fluidenergiemaschine 1 verfügt über einen Außenrotor 2, der um eine Außenrotordrehachse 3 drehbar gelagert ist, nämlich bezüglich eines Maschinengehäuses 4 der Fluidenergiemaschine 1. Zudem weist die Fluidenergiemaschine 1 einen Innenrotor 5 auf, der um eine Innenrotordrehachse 6 drehbar gelagert ist, nämlich wiederum bezüglich des Maschi nengehäuses 4. Die Innenrotordrehachse 6 ist von der Außenrotordrehachse 3 verschieden, sodass eine exzentrische Lagerung von Außenrotor 2 und Innenrotor 5 zueinander vorliegt.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Innenrotor 5 unmittelbar auf einer Maschi nenwelle 7 der Fluidenergiemaschine 1 angeordnet und über diese an dem Maschinengehäuse 4 drehbar gelagert. Hierzu ist die Maschinenwelle 7 mittels mehrerer Innenrotorlager 8 in und an dem Maschinengehäuse 4 drehbar gelagert. Die Lagerung des Außenrotors 2 erfolgt über Lager ringvorsprünge 9, die auf gegenüberliegenden Seiten von dem Außenrotor 2 ausgehen und sich in axialer Richtung bezüglich der Drehachsen 3 und 6 in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die Lagerringvorsprünge 9 liegen an Seitenwänden 10 vor, die gemeinsam mit einem Außenro torring 11 den Außenrotor 2 bilden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sei tenwände 10 und der Außenrotorring 11 mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt. Alternativ kann jedoch selbstverständlich eine einstückige und material einheitlich Ausgestaltung von Seitenwänden 10 und Außenrotorring 11 realisiert sein.

Die Lagerringvorsprünge 9 liegen in Überdeckung mit Lagerstellen 12 vor, die an dem Maschi nengehäuse 4 ausgebildet sind, beispielsweise an Ringvorsprüngen des Maschinengehäuses 4. Zwischen den Lagerringvorsprüngen 9 und den Lagerstellen 12 ist jeweils ein Außenrotorlager 13 angeordnet, mittels welchem der jeweilige Lagerringvorsprung 9 und damit der Außenrotor 2 an und in dem Maschinengehäuse 4 drehbar gelagert ist. Die Innenrotorlager 8 und die Außenrotor lager 13 sind in dem ihr dargestellten Ausführungsbeispiel als Wälzlager ausgestaltet. Auch andere Ausgestaltungen sind selbstverständlich realisierbar. Zumindest sind die Innenrotorlager 8 und die Außenrotorlager 13 zur Aufnahme von Radialkräften vorgesehen und ausgebildet. Bevorzugt sind sie zusätzlich zur Aufnahme von Axialkräften ausgestaltet. Insbesondere wirken die Außenrotor lager 13 einer Verlagerung der Seitenwände 10 in axialer Richtung nach außen, also voneinander fort, entgegen. Hierdurch wird eine sehr gute Dichtheit der Fluidenergiemaschine 1 sichergestellt.

Der Innenrotor 5 greift in radialer Richtung von innen zwischen die Seitenwände 10 ein, sodass er in Umfangsrichtung durchgehend und ununterbrochen beidseitig an dem Außenrotor 2, nämlich dessen Seitenwänden 10, anliegt. Hierdurch ist zwischen einer Innenumfangsfläche 14 des Außenrotors 2 und einer Außenumfangsfläche 15 des Innenrotors 5 ein Fluidraum 16 ausgebildet. Dieser wird in radialer Richtung nach außen von der Innenumfangsfläche 14, in radialer Richtung nach innen von der Außenumfangsfläche 15 sowie in axialer Richtung beidseitig von den Seiten wänden 10 begrenzt.

Der Innenrotor 5 liegt mit seiner Außenumfangsfläche 15 in radialer Richtung an dem Außenrotor 2 an, nämlich an dessen Innenumfangsfläche 14. Hierdurch ist eine Dichtstelle 17 ausgebildet, sodass der Fluidraum 16 in Umfangsrichtung unterbrochen ist. Zusätzlich liegt in dem Fluidraum 16 ein hier nicht erkennbarer Verbindungshebel 18 vor, welcher in radialer Richtung innen fluid dicht an dem Innenrotor 5 und in radialer Richtung außen fluiddicht an dem Außenrotor 2 ange lenkt ist. Zudem liegt der Verbindungshebel 18 in axialer Richtung gesehen beidseitig an den Sei tenwänden 10 an. Der Verbindungshebel 18 liegt hierbei einerseits permanent an einer ersten der Seitenwände 10 und andererseits permanent an einer zweiten der Seitenwände 10 an. Hierdurch ist der Fluidraum 16 von der Dichtstelle 17 und dem Verbindungshebel 18 in 2 Fluidkammem 19 und 20 unterteilt, wobei hier lediglich die Fluidkammer 19 beispielhaft angedeutet ist.

Der Außenrotor 2 ist in einer Fluidsammelkammer 21 angeordnet, welche permanent mit einem Fluidanschluss 22 der Fluidenergiemaschine 1 in Strömungsverbindung steht. Die Fluidsammel kammer 21 wird in axialer Richtung beidseitig von Gehäuseseitenwänden 23 begrenzt, die über einen Verbindungsring 24 miteinander verbunden sind. In dem Verbindungsring 24 ist der Fluid anschluss 22 ausgebildet. In radialer Richtung nach außen wird die Fluidsammelkammer 21 von dem Verbindungsring 24 und in radialer Richtung nach innen von dem Außenrotor 2 begrenzt, insbesondere von dem Außenrotorring 11. Über die Fluidsammelkammer 21 ist der Fluidenergie maschine 1 Fluid zuführbar oder aus ihr entnehmbar. Insbesondere dient die Fluidsammelkammer 21 hierbei einem Sammeln und/oder Beruhigen des Fluids.

Die Maschinenwelle 7 ist zumindest bereichsweise als Hohlwelle ausgebildet, weist also einen Hohlraum 25 auf. In den Hohlraum ragt eine Fluidzuführlanze 26 hinein, welche bezüglich des Maschinengehäuses 4 ortsfest angeordnet ist. Die Fluidzuführlanze 26 steht permanent mit einem Fluidanschluss 27 des Maschinengehäuses 4 in Strömungsverbindung. Über den Fluidanschluss 27 und die Fluidzuführlanze 26 ist der Fluidenergiemaschine 1 ein Fluid zuführbar, insbesondere ist es in eine der Fluidkammern 19 und 20 einbringbar. Die hier beschriebene Fluidenergiema schine 1 liegt als Kraftmaschine vor und wandelt in dem Fluid enthaltene innere Energie und/oder thermische Energie in mechanische Energie um, welche sie über die Maschinenwelle 7 bereitstellt. Alternativ kann die Fluidenergiemaschine 1 jedoch auch als Arbeitsmaschine ausgestaltet sein. Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Fluidenergiemaschine 1 in ihrer ersten Aus führungsform im Querschnitt. Es ist erkennbar, dass der Verbindungshebel 18 an dem Innenrotor 5 um eine erste Verbindungshebeldrehachse 28 und an dem Außenrotor 2 um eine zweite Verbin dungshebeldrehachse 29 jeweils fluiddicht drehbar gelagert ist. In dem Innenrotor 5 ist zudem eine in die erste Fluidkammer 19 einmündende Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 ausgebildet, in dem Außenrotor 2 eine in die zweite Fluidkammer 20 einmündende Außenrotorfluiddurchtritts- öffnung 31. Jede der Fluiddurchtrittsöffnungen 30 und 31 kann entweder als Fluideinlassöffnung oder als Fluidauslassöffnung ausgestaltet sein, also entweder dem Zuführen von Fluid oder dem Abführen von Fluid aus der jeweiligen Fluidkammer 19 oder 20 dienen.

Die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 ist strömungstechnisch an die Fluidzuführlanze 26 ange schlossen, nämlich derart, dass die erste Fluidkammer 19 zeitweise mit der Fluidzuführlanze 26 beziehungsweise über diese mit dem Fluidanschluss 27 in Strömungsverbindung steht. Hierzu weist die Fluidzuführlanze 26 einen Fluidkanal 32 auf, der permanent mit einer Fluidübertrittsöff- nung 33 in Strömungsordnung steht, die in einer Mantelfläche der Fluidzuführlanze 26 ausgebildet ist. In der hier dargestellten Ausführungsform liegt die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 inso weit als Fluideinlassöffnung vor, durch welche von der Fluidzuführlanze 26 kommendes Fluid in die erste Fluidkammer 19 einbringbar ist.

In der Maschinenwelle 7 ist eine Fluiddurchlassöffnung 34 hergestellt, die über einen Verbin dungskanal 35 permanent strömungstechnisch mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 in Strömungsverbindung steht. Die Fluidübertrittsöffnung 33 und die Fluiddurchlassöffnung 34 ste hen lediglich zeitweise in Überdeckung miteinander, nämlich in einem bestimmten Drehwinkel bereich der Maschinenwelle 7. In diesem Drehwinkelbereich kann das Fluid von dem Fluidan schluss 27 in die erste Fluidkammer 19 einströmen. Hierdurch ist eine Art Drehschieberventil re alisiert.

Hierdurch wird eine Drehbewegung des Außenrotors 2 und des Innenrotors 5 bewirkt, die auf eine Volumenvergrößerung der ersten Fluidkammer 19 gerichtet ist. Aus der Volumenvergrößerung der ersten Fluidkammer 19 resultiert eine Volumenverkleinerung der zweiten Fluidkammer 20. Das in der zweiten Fluidkammer 20 vorliegende Fluid wird daher durch die Außenrotorfluiddurch trittsöffnung 31 aus dem Außenrotor 2 herausgedrängt, nämlich in die Fluidsammelkammer 21 hinein. Aus dieser kann es nachfolgend durch den Fluidanschluss 22 aus der Fluidenergiemaschine 1 austreten. Die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung 31 ist in dem dargestellten Ausführungsbei spiel insoweit als Fluidauslassöffnung ausgebildet. Die Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Fluidenergiemaschine 1 in schematischer Dar stellung, wiederum im Längsschnitt. Die Fluidenergiemaschine 1 weist in ihrer zweiten Ausfüh rungsform einige Ähnlichkeiten zu der ersten Ausführungsform auf, sodass auf die entsprechenden Ausführungen ergänzend hingewiesen wird. Ein wesentlicher Unterschied liegt zum einen darin, dass der Außenrotor 2 und der Innenrotor 5 Teil einer ersten Rotoranordnung 36 sind, und dass zusätzlich zu der ersten Rotoranordnung 36 eine zweite Rotoranordnung 37 vorliegt.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zu der ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Seiten wände 10 nicht Bestandteil des Außenrotors 2, sondern des Innenrotors 5 sind. Der Innenrotor 5 weist hierbei einen Innenrotorring 38 auf, über welchen die beiden Seitenwände 10 miteinander verbunden sind. Der Außenrotor 2 greift in radialer Richtung von außen zwischen die Seitenwände 10 ein und liegt in axialer Richtung gesehen beidseitig in Umfangsrichtung durchgehend und un unterbrochen an den Seitenwänden 10 an.

Wiederum schließen die Innenumfangsfläche 14 des Außenrotors 2 und die Außenumfangsfläche 15 des Innenrotors 5 den Fluidraum 16 miteinander ein. Wie vorstehend bereits beschrieben sind die Seitenwände 10 mittels der Lagerringvorsprünge 9 an dem Maschinengehäuse 4 drehbar gela gert. Da die Seitenwände 10 nunmehr jedoch Bestandteil des Innenrotors 5 und nicht des Außen rotors 2 sind, sind zwischen den Lagerringvorsprüngen 9 und den Lagerstellen 12 die Innenrotor lager 8 anstelle der Außenrotorlager 13 angeordnet. Die Außenrotorlager 13 sind vielmehr zwi schen den Seitenwänden 10 angeordnet und greifen einerseits an dem Außenrotor 2 und anderer seits an dem Maschinengehäuse 4 an.

Das Maschinengehäuse 4 ist mehrteilig ausgebildet und weist hierzu ein erstes Gehäuseteil 39 und ein zweites Gehäuseteil 40 auf. An dem ersten Gehäuseteil 39 ist der Außenrotor 2 drehbar gelagert und an dem zweiten Gehäuseteil 40 der Innenrotor 5, jeweils mit dem entsprechenden Lager, also dem Außenrotorlager 13 beziehungsweise dem Innenrotorlager 8. Die beiden Gehäuseteile 39 und 40 sind gegeneinander verstellbar, um ein Spaltmaß an der Dichtstelle 17 einstellen zu können. Hierdurch sind Fertigungstoleranzen, die bei der Herstellung der Fluidenergiemaschine 1 auftre- ten, auf einfache und effektive Weise ausgleichbar. Ebenso ist die Fluidenergiemaschine 1 über ihre Lebensdauer hinweg nachjustierbar, sollte dies zum Beispiel aufgrund von Verschleiß not wendig sein.

Die zweite Rotoranordnung 37 ist analog zu der ersten Rotoranordnung 36 ausgestaltet. Entspre chend weist sie einen Außenrotor 41, eine Innenrotor 42 und einen hier nicht dargestellten Verbindungshebel 43 auf. Der Außenrotor 41 und Innenrotor 42 schließen zwischen sich wiede rum einen Fluidraum 44 ein, der in eine erste Fluidkammer 45 und eine zweite Fluidkammer 46 aufgeteilt ist, nämlich durch den Verbindungshebel 43 und eine Dichtstelle 47. Im Rahmen dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass die beiden Rotoranordnungen 36 und 37 vollständig identisch aufgebaut sind, sofern nicht auf das Gegenteil hingewiesen wird.

Diejenige Seitenwand 10 der ersten Rotoranordnung 36, welche der zweiten Rotoranordnung 37 zugewandt ist, ist gemeinsam mit einer Seitenwand der zweiten Rotoranordnung 37 als gemeinsa men Seitenwand ausgebildet. Hierdurch wird eine kompakte Ausgestaltung der Fluidenergiema schine 1 erzielt, welche zudem ein geringes Gewicht aufweist. Alternativ sind die Seitenwand 10 und die Seitenwand der zweiten Rotoranordnung 37 aneinanderliegend angeordnet und aneinander befestigt, beispielsweise mittels Schrauben, Bolzen oder dergleichen.

Die Rotoranordnung 36 und 37 weisen voneinander getrennte Fluidsammelkammer 21 und 48 auf. Über die Fluidsammelkammer 21 ist der ersten Rotoranordnung 36 das Fluid zuführbar, über die Fluidsammelkammer 48 ist der zweiten Rotoranordnung 37 das Fluid entnehmbar. Angedeutet ist hier, dass ein Fluiddurchsatz des Fluids, welches der ersten Rotoranordnung 36 über die Fluid sammelkammer 21 zugeführt wird, mittels einer Drosselklappe 49 einstellbar ist. Zudem ist dem Fluid mithilfe einer Einspritzdüse 50 ein Treibstoff beimengbar.

Eine der Fluidkammem 19 und 20 der ersten Rotoranordnung 36 ist an eine der Fluidkammern 45 und 46 der zweiten Rotoranordnung 37 über ein Ventil 51 strömungstechnisch angeschlossen. Hierzu ist in dem Hohlraum 25 der Maschinenwelle 7 eine Fluidleitung 52 angeordnet, in welcher beispielsweise das Ventil 51 vorliegt. Das Ventil 51 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbei spiel als Rückschlagventil, insbesondere als federkraftbeaufschlagtes Rückschlagventil, ausgebil det. Es lässt insoweit eine Strömung von der ersten Rotoranordnung 36 in Richtung der zweiten Rotoranordnung 37, nicht jedoch in die umgekehrte Richtung, zu. In den Fluidraum 44 ragt zudem eine Zündkerze 53 hinein. Mittels dieser ist in dem Fluidraum 44 ein Zündfunken erzeugbar.

Es ist nun vorgesehen, die erste Rotoranordnung 36 als Arbeitsmaschine und die zweite Rotoran ordnung 37 als Kraftmaschine zu betreiben. Hierzu wird der ersten Rotoranordnung 36 das Fluid zugeführt, insbesondere gemeinsam mit dem Treibstoff, sodass sich ein Fluid-Treibstoff-Gemisch bildet. Das Gemisch aus Fluid und Treibstoff wird von der ersten Rotoranordnung 36 unter Ver wendung von mechanischer Energie verdichtet und über die Fluidleitung 52 der zweiten Rotoran ordnung 37 zugeführt. In dieser wird das Gemisch mittels der Zündkerze 53 gezündet. Die sich hieraus ergebende Expansion des Fluids und des Treibstoffs wird zur Bereitstellung von mechani scher Energie verwendet, welche teilweise zum Betreiben der ersten Rotoranordnung 36 verwen det und teilweise über die Maschinenwelle 7 bereitgestellt wird. Die Fluidenergiemaschine 1 liegt insoweit als Brennkraftmaschine vor.

Lediglich ergänzend sei darauf hingewiesen, dass die Fluidenergiemaschine 1 beliebig skalierbar ist. Sie kann entsprechend eine beliebige Anzahl an Rotoranordnungen 36 und 37 aufweisen, die antriebstechnisch miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise sind die Rotoranordnungen 36 und 37 wie hier gezeigt in Reihe angeordnet und liegen entsprechend in axialer Richtung nebeneinan der vor. Die Rotoranordnungen 36 und 37 können grundsätzlich dieselbe oder eine unterschiedli che Erstreckung in axialer Richtung haben. Allgemeiner ausgedrückt können die Fluidräume 16 und 44 den gleichen Volumeninhalt oder unterschiedliche Volumeninhalte aufweisen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Volumeninhalt des Fluidraums 16 kleiner als der Volu meninhalt des Fluidraums 44, nämlich durch eine kleinere Erstreckung der Rotoranordnung 36 in axialer Richtung im Vergleich mit der Erstreckung der Rotoranordnung 37 in derselben Richtung. Beispielsweise beträgt der Volumeninhalt des Fluidraums 16 höchstens 80 %, höchstens 70 %, höchstens 60 % oder höchstens 50 % des Volumeninhalts des Fluidraums 44. Hierdurch sind die Rotoranordnungen 36 und 37 an ihre jeweilige Funktion angepasst.

Die Figur 4 zeigt die zweite Ausführungsform der Fluidenergiemaschine 1 im Querschnitt, wobei rechts die erste Rotoranordnung 36 und links die zweite Rotoranordnung 37 gezeigt ist. Es sind lediglich die wichtigsten Elemente gekennzeichnet. Ergänzend wird auf die vorstehenden Aussa gen hingewiesen. Es ist erkennbar, dass die Verbindungshebel 18 und 43 der Rotoranordnungen 36 und 37 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Verbindungshebeln 18 und 43 in Umfangsrichtung beträgt beispielsweise mindestens 15° und höchstens 165°, vorzugsweise mindestens 90° und höchstens 135°. Die Dichtstellen 17 und 47 sind hingegen in Umfangsrichtung an derselben Stelle angeordnet. Der Versatz der Verbindungs hebel 18 und 43 ermöglicht beispielsweise einen Viertaktbetrieb der Fluidenergiemaschine 1.

Bevorzugt läuft der Verbindungshebel 43 dem Verbindungshebel 18 in einer bei einem bestim mungsgemäßen Betrieb der Fluidenergiemaschine 1 vorliegenden Drehrichtung vor. Hierdurch passiert der Verbindungshebel 43 die Dichtstelle 47 bevor der Verbindungshebel 18 die Dichtstelle 17 passiert. Hierdurch kann das komprimierte Fluid aus der ersten Rotoranordnung 36 ohne wei teres in die zweite Rotoranordnung 37 gedrängt werden, wo sie eine Volumenvergrößerung der entsprechenden Rotorkammer bewirkt. Die beschriebene Fluidenergiemaschine 1 hat den entscheidenden Vorteil, dass sie effizient arbei tet und flexibel einsetzbar ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, als Treibstoff einen brenn baren Treibstoff zu verwenden, insbesondere einen Kraftstoff, beispielsweise Benzin, bevorzugt Ottokraftstoff beziehungsweise Motorenbenzin. Es kann jedoch auch ein nicht brennbarer, ver dampfbarer Treibstoff Verwendung finden. Dieser wird beispielsweise nicht wie dargestellt in die erste Rotoranordnung 36 eingebracht, sondern erst in die zweite Rotoranordnung 37. Als Fluid wird hierbei insbesondere ein Fluid verwendet, welches eine Temperatur aufweist, die höher ist als eine Siedetemperatur des Treibstoffs. Entsprechend verdampft der Treibstoff bei seinem Ein bringen in die zweite Rotoranordnung 37, was wiederum zu der Volumenvergrößerung und ent sprechend zu der Bereitstellung mechanischer Energie führt.

Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Fluidenergiemaschine 1 in einer dritten Aus führungsform als Bestandteil einer Antriebseinrichtung 54. Die Antriebseinrichtung 54 dient dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments an der hier nicht gezeigten Maschinenwelle. Die An triebseinrichtung 54 verfügt hierzu über einen Fluidkreislauf 55, in welchem zusätzlich zu der Fluidenergiemaschine 1 eine Fluidpumpe 56 und ein Fluiderhitzer 57 vorliegen. Die Fluidpumpe 56 ist saugseitig an einen Auslassanschluss 58 der Fluidenergiemaschine 1 strömungstechnisch angeschlossen. Druckseitig ist sie an den Fluiderhitzer 57 angeschlossen und über diesen an eine Ventileinrichtung 59. Über die Ventileinrichtung 59 ist der Fluiderhitzer 57 an die Fluidenergie maschine 1 strömungstechnisch angeschlossen.

Hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus der Fluidenergiemaschine 1 wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, insbesondere hinsichtlich der ersten Ausführungsform der Fluidenergie maschine 1. Die Fluidenergiemaschine 1 verfügt über mehrere Rotoranordnungen 36 und 37, wel che jeweils über einen eigenen Außenrotor 2 und einen eigenen Innenrotor 5 verfügen, die der Übersicht wegen mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Jede der Rotoranordnungen 36 und 37 verfügt zudem über einen eigenen Verbindungshebel 18, wobei die Verbindungshebel 18 der Rotoranordnungen 36 und 37 bezüglich der Außenrotordrehachse 3 beziehungsweise der Innen rotordrehachse 6 diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Außenrotorringe 11 starr mit den Seitenwänden 10 verbunden, wobei eine der Seitenwände 10 als gemeinsamen Seitenwand vorliegt. Die Innen rotorringe 38 sind bezüglich der Seitenwände 10 in Umfangsrichtung verlagerbarbeziehungsweise drehbar angeordnet. Wie bereits erläutert, sind sie über die Verbindungshebel 18 antriebstechnisch mit dem jeweiligen Außenrotorring 11 gekoppelt. Es ist erkennbar, dass sowohl der Außenrotor ring 11 als auch der Innenrotorring 38 auf einer Zentralwelle 60 drehbar gelagert sind.

Um die exzentrische Lagerung von Außenrotor 2 und Innenrotor 5 zu realisieren, weist die Zent ralwelle 60 einen oder mehrere Exzenter 61 auf. Die Außenrotoren 2 sind abseits des Exzenters 61 beziehungsweise der Exzenter 61 an der Zentralwelle 60 gelagert. Die Innenrotoren 5 sind hin gegen auf dem Exzenter 61 beziehungsweise den Exzentern 61 drehbar gelagert. Zur Lagerung des Außenrotors 2 dienen Außenrotorlager 13, die in radialer Richtung außen an Lagerringvor sprüngen 9 angreifen, die von den Seitenwänden 10 ausgehen. In radialer Richtung innen stützen sie sich an der Zentralwelle 60 ab. Zur Lagerung der Innenrotoren 5 dienen Innenrotorlager 8, von welchen hier lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind.

Es ist erkennbar, dass in den Innenrotoren 5 Dichtungsaufnahmen 62 ausgebildet sind, in welchen jeweils eine Rotordichtung 63 angeordnet ist. Die Rotor di chtungen 63 liegt einerseits an dem je weiligen Innenrotor 5 und andererseits an einer der Seitenwände 10 dichtend an. Vorzugsweise verfügt jeder der Innenrotoren über mehrere dieser Rotor di chtungen 63, nämlich auf in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten, sodass jeder der Innenrotoren 5 dichtend an mehreren der Seitenwände 10 anliegt. Auch in den Verbindungshebeln 18 sind Dichtungsaufnahmen 64 ausge bildet. In diesem liegen Verbindungshebeldichtungen 65 vor, die auf in axialer Richtung gegen überliegenden Seiten des jeweiligen Verbindungshebels 18 dichtend an den Seitenwänden 10 an- liegen.

Wie bereits erläutert, ist in dem Innenrotor 5 die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 ausgebildet. Der Außenrotor 2 fügt hingegen über die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung 31, in dem hier dar gestellten Ausführungsbeispiel über mehrere Außenrotorfluiddurchtrittsöffnungen 31. Der Innen rotor 5 liegt abseits der Innenrotorlager 8 zumindest bereichsweise dichtend an der Zentralwelle an. Die Zentralwelle 60 verfügt bevorzugt über eine reibungsreduzierende Beschichtung 66, um die Effizienz der Fluidenergiemaschine 1 zu verbessern. Über die Beschichtung liegt die Zentral welle 60 an dem Innenrotor 5 beziehungsweise den Innenrotoren 5 an.

Durch das Anliegen der Zentralwelle 60 an dem Innenrotor 5 ist die Innenrotorfluiddurchtrittsöff nung 30 zumindest zeitweise dicht verschlossen. Sie liegt in axialer Überdeckung mit einer Ein spritzdüse 67 vor, mit welcher sie insoweit in Abhängigkeit von der Drehwinkel Stellung des In nenrotors 5 in Strömungsverbindung steht. Die Einspritzdüse 67 steht in Strömungsverbindung mit einer Fluidleitung 68 und ist über diese an die Ventileinrichtung 59 strömungstechnisch ange bunden.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeweils eine Einspritzdüse 67 jeder der Rotoranordnun gen 36 und 37 an die Fluidleitung 68 angeschlossen. Zudem liegen weitere Einspritzdüsen (nicht erkennbar) vor, die gegenüber den Einspritzdüsen 67 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Diese weiteren Einspritzdüsen sind an eine Fluidleitung 69 und über diese strömungstech nisch ebenfalls an die Ventileinrichtung 59 angeschlossen. Die Einspritzdüse 67 und die weitere Einspritzdüse jeder der Rotoranordnungen 36 und 37 sind in axialer Richtung in Überdeckung miteinander angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass die Einspritzdüse 67 und die weitere Ein spritzdüse der ersten Rotoranordnung 36 in axialer Richtung in Überdeckung vorliegen und die Einspritzdüse 67 und die weitere Einspritzdüse der zweiten Rotoranordnung 37.

Jeweils eine der Einspritzdüse 67 und eine der weiteren Einspritzdüse können mittels der Venti leinrichtung 59 gezielt mit Fluid beaufschlagt werden, welches mithilfe der Fluidpumpe 56 geför dert und unter Verwendung des Fluiderhitzers 57 erhitzt wird. Hierdurch ist das Expansionsver hältnis beziehungsweise die Leistung der Fluidenergiemaschine 1 einstellbar. Die Fluidleitungen 68 und 69 verlaufen vorzugsweise in einem Hohlraum 70 der Zentralwelle 60, welche im übrigen starr mit dem Maschinengehäuse 4 gekoppelt ist beziehungsweise einen Bestandteil von diesem bildet.

Die Außenrotoren 2 der Rotoranordnungen 36 und 37 sind in einer gemeinsamen Fluidsammel kammer 21 angeordnet. Die zweiten Fluidkammem 46 sind jeweils über die in sie einmündenden Außenrotorfluiddurchtrittsöffnungen 31 strömungstechnisch an die Fluidsammelkammer 21 an gebunden. Ebenfalls ist der Auslassanschluss 58 strömungstechnisch an die Fluidsammelkammer 21 angeschlossen, sodass mittels der Fluidpumpe 56 in der Fluidsammelkammer 21 vorliegendes Fluid herausgefördert werden kann.

Die beschriebene Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine 1 lässt sich im Rahmen der Antriebs einrichtung 54 ganz besonders vorteilhaft im Rahmen eines CRC -Prozesses, eines OCR-Prozesses oder eines Dreiecksprozesses einsetzen. Die hier nicht dargestellte Maschinenwelle ist im übrigen über eine Magnetkupplung 71 an den Außenrotor 2 antriebstechnisch angebunden, nämlich insbe sondere starr und/oder permanent. Hierdurch ist eine Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine 1 realisiert, bei welcher der Außenrotor 2 und der Innenrotor 5 vollständig in dem Maschinenge häuse 4 gekapselt sind, insbesondere hermetisch gekapselt. Das an dem Außenrotor 2 bereitgestellte Antriebsdrehmoment wird berührungslos über wenigstens eine Wand des Maschi nengehäuses 4 hinweg beziehungsweise durch sie hindurch mittels der Magnetkupplung 71 an die Maschinenwelle übertragen.

Die Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs der dritten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine 1. Sichtbar sind nun insbesondere die Einspritzdüse 67 sowie die wei tere Einspritzdüse 72, die in Umfangsrichtung bezüglich der Einspritzdüse 67 versetzt angeordnet ist. Weiterhin ist erkennbar, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in eine Verbindungshe belaufnahme 73 einmündet, in welcher der Verbindungshebel 18 in wenigstens einer Drehwinkel stellung von Außenrotor 2 und Innenrotor 5 zueinander wenigstens bereichsweise angeordnet ist. Die Verbindunghebelaufnahme 73 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in dem In nenrotor 5 ausgebildet. Alternativ könnte sie jedoch selbstverständlich auch zumindest teilweise in dem Außenrotor 2 vorliegen.

Zur Lagerung des Verbindungshebels 18 verfügt dieser über Lagerelemente 74 und 75, die in La geraufnahmen 76 und 77 eingreifen. Die Lageraufnahme 76 ist hierbei in dem Innenrotor 5 und die Lageraufnahme 77 in dem Außenrotor 2 ausgebildet. Die Lagerelemente 74 und 75 wirken derart mit der Lageraufnahme 76 und 77 zusammen, dass zum einen eine nahezu spielfreie Lage rung des Verbindungshebels 18 um seine Verbindungshebel drehachsen 28 und 29 gewährleistet ist. Zum anderen realisieren sie eine Labyrinthdichtung, sodass die beiden Fluidkammem 45 und 46 mittels des Verbindungshebels 18 zuverlässig gegeneinander abgedichtet sind. Die Lagerele mente 74 und 75 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel hohlteilkreiszylinderförmig. In die Lageelemente 74 und 75 greift ein Grundelement 78 des Verbindungshebels 18 ein. Über das Grundelement 78 sind die Lagerelemente 74 und 75 miteinander verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass die Lageelemente 74 und 75 in Form einer Beschichtung des Grundelements 78 vorlie gen.

Die Figur 7 zeigt eine schematische Detaildarstellung der Fluidenergiemaschine 1, wiederum in der dritten Ausführungsform. Es wird deutlich, dass die Lageraufnahmen 76 und 77 in axialer Richtung zumindest einseitig offen ausgebildet sind, sodass der Verbindungshebel 18 beziehungs weise seine Lagerelemente 74 und 75 in axialer Richtung in die Lageraufnahmen 76 und 77 ein schiebbar sind. Während eines Betriebs der Fluidenergiemaschine 1 sind die Lagerelemente 74 und 75 und mithin der Verbindungshebel 18 allein aufgrund der Seitenwände 10 in axialer Rich tung in den Lageraufnahmen 76 und 77 fixiert. Hierdurch wird eine besonders einfache konstruk tive Ausgestaltung erzielt. Erkennbar sind zudem wiederum die Rotor di chtungen 63 und die Verbindungshebel di chtungen 65. Die Rotor di chtungen 63 ist in Umfangsrichtung durchgehend und ununterbrochen ausgestaltet, um eine zuverlässige Abdichtung des Innenrotors 5 gegenüber den Seitenwänden 10 zu gewährleisten. Die Verbindungshebel di chtungen 65 erstrecken sich über das gesamte Grundelement 78 des Verbindungshebels 18 hinweg. Hierbei liegen sie vorzugsweise in Überdeckung mit den Lageelementen 74 und 75 vor. Mithilfe der Rotor di chtungen 63 und der Verbindungshebeldichtungen 65 wird eine äußerst fluiddichte Ausgestaltung der Fluidenergiema schine 1 erzielt. Die dies führt zu einer besonders hohen Effizienz.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Fluidenergiemaschine

2 Außenrotor

3 Außenrotordrehachse

4 Maschinengehäuse

5 Innenrotor

6 Innenrotordrehachse

7 Maschinenwelle

8 Innenrotorlager

9 Lagerringvorsprung

10 Seiten wand

11 Außenrotorring

12 Lagerstelle

13 Außenrotorl ager

14 Innenumfangsfläche

15 Außenumfangsfl äche

16 Fluidraum

17 Dichtstelle

18 Verbindungshebel

19 Fluidkammer

20 Fluidkammer

21 Fluidsammelkammer

22 Fluidanschluss

23 Gehäuseseitenwand

24 Verbindungsring

25 Hohlraum

26 Fluidzuführlanze

27 Fluidanschluss

28 erste Verbindungshebeldrehachse

29 zweite Verbindungshebel drehachse

30 Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung

31 Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung 32 Fluidkanal

33 Flui düb ertrittsöffnung

34 Fluiddurchlassöffnung

35 Verbindungskanal

36 erste Rotoranordnung

37 zweite Rotoranordnung

38 Innenrotorring

39 erster Gehäuseteil

40 zweiter Gehäuseteil

41 Außenrotor

42 Innenrotor

43 Verbindungshebel

44 Fluidraum

45 erste Fluidkammer

46 zweite Fluidkammer

47 Dichtstelle

48 Fluidsammelkammer

49 Drosselklappe

50 Einspritzdüse

51 Ventil

52 Fluidleitung

53 Zündkerze

54 Antriebseinrichtung

55 Fluidkreislauf

56 Fluidpumpe

57 Fluiderhitzer

58 Auslassanschluss

59 Ventileinrichtung

60 Zentralwelle

61 Exzenter

62 Dichtungsaufnahme

63 Rotordichtung

64 Dichtungsaufnahme

65 Verbindungshebeldichtung 66 Beschichtung

67 Einspritzdüse

68 Fluidleitung

69 Fluidleitung 70 Hohlraum

71 Magnetkupplung

72 Einspritzdüse

73 Verbindungshebelaufnahme

74 Lagerelement 75 Lagerelement

76 Lageraufnahme

77 Lageraufnahme

78 Grundelement