Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ROTARY PISTON MACHINE, INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND HEAT AND POWER COGENERATION PLANT WITH INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/008886
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rotary piston machine comprising a jacket (11) with an inner jacket surface (7) and side parts (23, 24) which define a housing, a rotor (8) which is arranged on a shaft (12) in such a way that it can rotate inside the housing, and sealing slides (3) which are mounted displaceably in the rotor (8), in order to define chambers (48, 49) which circulate between the inner jacket surface (7) of the housing and the outer surface of the rotor (8), wherein the sealing slides (3) are guided in U-shaped guides (1). In addition, the invention relates to an internal combustion engine which is configured as a rotary piston machine of this type, and to a heat and power cogeneration plant, in particular for operation with a boiler (38), with a generator (40) for generating electricity and an internal combustion engine (36) of this type, wherein the shaft (12) of the internal combustion engine (36) is coupled to the generator (40) in order to generate electricity.

Inventors:
RUF MAX (DE)
Application Number:
PCT/DE2013/100177
Publication Date:
January 16, 2014
Filing Date:
May 15, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
RUF MAX (DE)
International Classes:
F01C21/08; F04C2/344; F04C15/00
Foreign References:
US5224850A1993-07-06
DE2915235A11980-10-16
US7059843B12006-06-13
JPH0828468A1996-01-30
DE2915235A11980-10-16
DE19607240A11996-07-25
Attorney, Agent or Firm:
STAUDT, H.-Peter et al. (DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Rotationskolbenmaschine, umfassend: einen Mantel (11) mit einer inneren Mantelfläche (7) und Seitenteile (23, 24), die ein Gehäuse definieren, einen Läufer (8) , der auf einer Welle (12) so angeordnet ist, dass er innerhalb des Gehäuses rotieren kann, und

Dichtschieber (3), die verschiebbar in dem Läufer (8) gelagert sind, um zwischen der inneren Mantelfläche (7) des Gehäuses und der Außenfläche des Läufers (8) umlaufende Kammern (48, 49) zu definieren, dadurch gekennzeichnet dass die Dichtschieber (3) in U- förmigen Führungen (1) geführt sind, wobei die U-förmigen Führungen (1) als U-Dichtbolzen (1) ausgeführt sind, die in axialer Richtung verschiebbar an dem Läufer (8) angeordnet sind, um zusätzlich zur Führung der Dichtschieber (3) gegenüber einem angrenzenden Seitenteil (23, 24) eine Abdichtungs funktion zu erfüllen.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem U-Dichtbolzen (1) mindestens eine Dichtbolzenfeder (2) zugeordnet ist, die den U- Dichtbolzen (1) gegen das angrenzende Seitenteil (23, 24) drückt.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die U-Dichtbolzen (1) durch Drahterodieren oder Sintern hergestellt sind.

4. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

Seitendichtstreifen (5) zur Abdichtung gegenüber dem angrenzenden Seitenteil (23, 24) vorgesehen sind.

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem Seitendichtstreifen (5) mindestens eine Seitendichtstreifenfeder (4) zugeordnet ist, die den Seitendichtstreifen (5) gegen das angrenzende Seitenteil (23, 24) drückt.

6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitendichtstreifen (5) mit ihren Enden flächig an den U-förmigen Führungen (1) anliegen.

7. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (7) eine Epitrochoide umfasst.

8. Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgeführt ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der an einem Läufer (8) angebrachten Dichtleisten 10 bis 20, vorzugsweise 15 beträgt .

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Öl- oder Gasbrenner ausgeführt ist.

Blockheizkraftwerk, insbesondere zum Betrieb mit einem Heizkessel (38), mit einem Generator (40) zur Erzeugung von elektrischem Strom und einer Brennkraftmaschine (36) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Welle (12) der Brennkraftmaschine (36) mit dem Generator (40) zur Erzeugung von elektrischem Strom gekoppelt ist.

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

beim Internationalen Büro eingegangen am 5 November 2013 (05.11.2013)

1. Rotationskolbenmaschine, umfassend: einen Mantel (11) mit einer inneren Mantelfläche (7) und Seitenteile (23, 24), die ein Gehäuse definieren, einen Läufer (8), der auf einer Welle (12) so angeordnet ist, dass er innerhalb des Gehäuses rotieren kann, und

Dichtschieber (3), die verschiebbar in dem Läufer (8) gelagert sind, um zwischen der inneren Mantelfläche (7) des Gehäuses und der Außenfläche des Läufers (8) umlaufende Kammern (48, 49) zu definieren, wobei die Dichtschieber (3) in U-förmigen Führungen (1) geführt sind, dadurch gekennzeichnet dass die U-förmigen Führungen (1) als U-Dichtbolzen (1) ausgeführt sind, die mit radialem Spiel und in axialer Richtung verschiebbar in dem Läufer (8) angeordnet sind, um zusätzlich zur Führung der Dichtschieber (3) gegenüber einem angrenzenden Seitenteil (23, 24) eine Abdichtungsfunktion zu erfüllen, den Gasdruck im Nut- Grund unter den Dichtschiebern (3) zu halten und den Umfangs-Spalt unter dem Gasdruck im Dichtschiebergrund abzudichten.

17

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem U-Dichtbolzen (1) mindestens eine Dichtbolzenfeder (2) zugeordnet ist, die den U- Dichtbolzen (1) gegen das angrenzende Seitenteil (23, 24) drückt.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die U-Dichtbolzen (1) durch Drahterodieren oder Sintern hergestellt sind.

Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

Seitendichtstreifen (5) zur Abdichtung gegenüber dem angrenzenden Seitenteil (23, 24) vorgesehen sind.

Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem Seitendichtstreifen (5) mindestens eine Seitendichtstreifenfeder (4) zugeordnet ist, die den Seitendichtstreifen (5) gegen das angrenzende Seitenteil (23, 24) drückt.

6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitendichtstreifen (5) mit ihren Enden flächig an den U- förmigen Führungen (1) anliegen.

18

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

7. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (7) eine Epitrochoide umfasst.

8. Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Rotationskolbenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgeführt ist .

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der an einem Läufer (8) angebrachten Dichtleisten 10 bis 20, vorzugsweise 15 beträgt .

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Öl- oder Gasbrenner ausgeführt ist.

Blockheizkraftwerk, insbesondere zum Betrieb mit einem Heizkessel (38), mit einem Generator (40) zur Erzeugung von elektrischem Strom und einer Brennkraftmaschine (36) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Welle (12) der Brennkraftmasc ine (36) mit dem Generator (40) zur Erzeugung von elektrischem Strom gekoppelt ist.

19

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, eine als Rotationskolbenmaschine ausgeführte Brennkraftmaschine und ein Blockheizkraftwerk mit einer derartigen

Brennkraftmaschine .

Rotationskraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik seit langer Zeit in verschiedenen Ausführungen bekannt. Die DE 29 15 235 AI offenbart eine Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei der Dichtschieber verschiebbar in einem Läufer gelagert sind, um zwischen einer inneren Mantelfläche eines Gehäuses und der Außenfläche des Läufers umlaufende Kammern zu definieren.

Es ist des Weiteren bekannt, Flügelzellenmotoren mit äußerer kontinuierlicher Verbrennung bereitzustellen. Die

DE 196 07 240 AI offenbart einen Verbrennungsmotor mit äußerer, kontinuierlicher Verbrennung, bei offenem oder geschlossenem Arbeitsprozess , und Nutzung der Abwärme innerhalb des Motors. Diese Druckschrift offenbart zudem die kaskadenartige Nutzung von Energie in Form von Kraft-Wärme- Kopplung .

Der Erfindung liegt gemäß einem ersten Aspekt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine bereitzustellen, die eine besonders effektive Abdichtung zwischen dem Läufer und dem Gehäuse, in dem der Läufer rotiert, gewährleistet.

Gemäß einem weiteren Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die als Rotationskolbenmaschine ausgeführt ist und über ein besonders effektives Dichtsystem verfügt.

Schließlich liegt der Erfindung gemäß einem dritten Aspekt die Aufgabe zugrunde, ein Blockheizkraftwerk, insbesondere zum Betrieb mit einem Heizkessel, bereitzustellen, das einen Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom und eine Brennkraftmaschine aufweist, deren Verbrennung besonders effektiv verläuft und somit die Schadstoffbelastung der Umwelt reduziert.

Die Lösung dieser Erfindung zugrunde liegenden Probleme ist in den Patentansprüchen 1, 9 und 12 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine umfasst einen Mantel mit einer inneren Mantelfläche und Seitenteilen, die zusammen ein Gehäuse definieren. Ein Läufer ist auf einer Welle so angeordnet, dass er innerhalb des Gehäuses rotieren kann. An der Außenfläche des Läufers sind Dichtschieber angeordnet, die verschiebbar in dem Läufer gelagert sind, um zwischen der inneren Mantelfläche des Gehäuses und der Außenfläche des Läufers umlaufende Kammern zu definieren. Erfindungsgemäß sind die Dichtschieber in U-förmigen Führungen geführt .

Die Führung der Dichtschieber in U-förmigen Führungen weist den Vorteil auf, dass eine besonders große Führungsfläche bereitgestellt wird. Hierdurch ist eine lagestabile Führung der Dichtschieber gewährleistet, die eine vorzügliche Abdichtung sicherstellt. Durch die flächige Anlage an einer langen Anlagefläche, wie sie durch die U-förmigen Führungen bereitgestellt werden kann, kann ein großer Hub der Dichtleisten verwirklicht werden, ohne dass die Effektivität der Abdichtung unzulässig eingeschränkt wird. Dies hat zur Folge, dass hinsichtlich der Form der Mantelfläche große Freiheitsgrade bestehen, da die Dichtleisten der Mantelfläche problemlos folgen können, das heißt entsprechend in radialer Richtung innerhalb der U-förmigen Führungen nach außen hin verschoben werden können, ohne dass die Dichtleistung unzulässig abnimmt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die U-förmigen Führungen als U-Dichtbolzen ausgeführt, die in axialer Richtung verschiebbar an dem Läufer angeordnet sind, um zusätzlich zur Führung der Dichtschieber, das heißt zur Abdichtung in radialer Richtung, auch eine

Abdichtungsfunktion gegenüber einem angrenzenden Seitenteil, das heißt eine Abdichtung in seitlicher Hinsicht, beitragen zu können.

Jedem U-Dichtbolzen kann mindestens eine Dichtbolzenfeder zugeordnet sein, die den U-Dichtbolzen gegen das angrenzende Seitenteil drückt. Die Dichtbolzenfeder kann beispielsweise als U-förmige Blattfeder ausgeführt sein. Alternativ können andere Federformen verwendet werden, die je nach Art für jeden Dichtbolzen eine Mehrzahl von entsprechenden Dichtbolzenfedern ergeben.

Die U-Dichtbolzen können beispielsweise durch Drahterodieren oder Sintern hergestellt werden.

Die Dichtschieber können ebenfalls durch Federn in Richtung der Mantelfläche des Gehäuses vorbelastet sein. Diesbezüglich ist ebenfalls die Verwendung einer oder mehrerer Federn pro Dichtschieber möglich.

Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine kann zudem Seitendichtstreifen zur Abdichtung gegenüber dem jeweils angrenzenden Seitenteil aufweisen. Hierbei können einem Seitendichtstreifen eine oder mehrere Seitendichtstreifen- federn zugeordnet sein, die den Seitendichtstreifen gegen das angrenzende Seitenteil drückt beziehungsweise drücken.

Die Seitendichtstreifenfedern können beispielsweise in Form von Wellfedern bereitgestellt werden. Die Seitendichtstreifen können mit ihren Enden flächig an den U-förmigen Führungen anliegen, insbesondere bei derjenigen Ausführungsform der Erfindung, bei der die U-förmigen Führungen als U-Dichtbolzen ausgeführt sind.

Die innere Mantelfläche kann in Form einer Epitrochoide ausgeführt sein.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist als Rotationskolbenmaschine der vorstehend erläuterten Art ausgeführt .

Die Anzahl der Dichtschieber dieser Brennkraftmaschine hängt vom Einsatzzweck und der diesbezüglichen Ausführung der Brennkraftmaschine ab, insbesondere von der Lage der Gaswechselkanäle und den für den Gaswechsel erforderlichen und vorteilhaften Steuerzeiten am Einlass und Auslass der Brennkraftmaschine. Die Anzahl der an einem Läufer angebrachten Dichtleisten kann beispielsweise in der Größenordnung von 10 bis 20 liegen. Besonders bevorzugt ist eine Anzahl von etwa 15 Dichtschiebern pro Läufer.

Eine derartige Brennkraftmaschine kann als Ölbrenner oder Gasbrenner ausgeführt sein.

Ein Blockheizkraftwerk gemäß der vorliegenden Erfindung, das insbesondere zum Betrieb mit einem Heizkessel geeignet ist, umfasst neben einer Brennkraftmaschine der vorstehend erläuterten Art einen Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom. Die Welle der Brennkraftmaschine ist hierbei mit dem Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom gekoppelt.

Die Erfindung wird im Folgenden weiter erläutert anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen Fig. 1 eine Schnittansieht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine zeigt, wobei die Schnittebene durch die Rotationsachse der Welle verläuft,

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Schnittdarstellung zeigt, wobei die Schnittebene in Fig. 2 senkrecht zur Drehachse der Welle verläuft,

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Dichtelemente zeigt und

Fig. 4 eine Prinzipskizze in Form eines Blockschaubildes eines erfindungsgemäßen Blockheizkraftwerks ist.

Fig. 1 zeigt eine erste Schnittansicht einer Ausführungsform einer Rotationskolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Schnittebene durch die Mittelachse beziehungsweise Drehachse einer Welle 12 verläuft. Die Welle 12 ist in zwei Seitenteilen 23, 24 eines Gehäuses gelagert, wobei zwischen den beiden Seitenteilen 23, 24 ein Mantel 11 mit einer inneren Mantelfläche 7 zwischengefügt ist. Auf der Welle 12 ist ein Läufer 8 so angeordnet, dass er innerhalb des Gehäuses rotieren kann.

Bezüglich der weiteren Erläuterung des Grundaufbaus der gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine wird insbesondere auf Fig. 2 verwiesen, die die Rotationskolbenmaschine gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht zeigt, deren Schnittebene senkrecht zu der Schnittebene gemäß Fig. 1 liegt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind in dem Läufer 8 mehrere Dichtschieber 3 so gelagert, dass sie radial bezüglich des Läufers 8 verschiebbar sind.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ist auch die Kontur ersichtlich, die durch die innere Mantelfläche 7 des Mantels 11 definiert wird. Diese ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Epitrochoide . Bei einer Drehung des Läufers 8 im Uhrzeigersinn, die in Fig. 2 durch den Pfeil 15 angezeigt ist, bewirken die Dichtschieber, die an der inneren Mantelfläche 7 anliegen, zusammen mit der speziellen Kontur des Innenraums des Gehäuses und des Läufers 8, dass Luft durch einen Ansaugeinlass 19 angesaugt wird und komprimiert aus der Rotationskolbenmaschine austritt. Der Austritt erfolgt an einem mit dem Bezugszeichen 21 versehenen Brennkammereinlass . Die dargestellte Brennkammer 13 verfügt zudem über eine Brennstoffzufuhr 14, beispielsweise in Form einer Einspritzung. In der Brennkammer 13 wird der Brennstoff, beispielsweise Gas oder Öl, zusammen mit der komprimierten Luft verbrannt. Die hierbei entstehenden heißen Gase treten aus einem Brennkammerauslass 22 aus der Brennkammer 13 aus und in die Rotationskolbenmaschine ein. Dort expandieren sie, wobei sie den Läufer 8 antreiben. Die diesbezügliche Antriebsseite kann als heißer Bogen 18 bezeichnet werden, während die kalte Ansaugseite als kalter Bogen 17 bezeichnet werden kann. Die heißen Brenngase treten schließlich aus einem Auslass 20 aus der Rotationskolbenmaschine aus.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Dichtschieber 3 in U-förmigen Führungen gelagert, die bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung als U-Dichtbolzen 1 ausgeführt sind. Die U-Dichtbolzen 1 sind in dem Läufer 8 so angeordnet, dass sie in axialer Richtung der Welle 12 verschiebbar sind. Im betriebsbereiten Zustand der Rotationskolbenmaschine liegen die U-Dichtbolzen 1 an den jeweiligen Innenseiten der Seitenteile 23, 24 an. Die Anlage wird durch Dichtbolzenfedern 2 verstärkt, welche die U- Dichtbolzen 1 gegen die Seitenteile 23 und 24 drücken.

Durch die axiale Verschiebung der U-Dichtbolzen wird in diesem Bereich eine seitliche Abdichtung gewährleistet. Ebenfalls zur seitlichen Abdichtung sind in Umfangsrichtung angeordnete Seitendichtstreifen 5 vorgesehen, welche mittels Seitendichtstreifenfedern 4 gegen die Seitenteile 23, 24 gedrückt werden.

Im Folgenden werden die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine, ihre Funktion als Brennkraftmaschine und ihre Funktion und Anordnung innerhalb eines Blockheizkraftwerks weiter erläutert.

Die gezeigte Anordnung der Dichtelemente, insbesondere des U- Dichtbolzens 1 und der Dichtschieber 3 sowie der Seitendichtstreifen 5, bewirken eine besonders effektive Abdichtung, die für die Verwendung der

Rotationskolbenmaschine mit Flügelzellen als

Verbrennungsmotor wichtig ist. Die dargestellten Dichtelemente bewirken, dass für jede Kammer eine geschlossene Dichtgrenze verwirklicht wird. Die Führung der Dichtschieber 3, die im vorliegenden Fall als Dichtleisten ausgeführt sind, in U-förmigen Führungen, die im vorliegenden Fall durch die U-Dichtbolzen 1 verwirklicht sind, bewirkt eine stabile Lagerung der Dichtschieber 3, die auch bei großem Dichtschieberhub 6 gegenüber der Mantelfläche 7 eine zuverlässige Abdichtung ermöglicht.

Eine zuverlässige seitliche Abdichtung wird durch die axiale Verschiebbarkeit der U-Dichtbolzen 1 sowie die ebenfalls axial verschieblichen Seitendichtstreifen 5 gewährleistet.

Mit anderen Worten, die vorteilhafte Anordnung der seitlichen axialen Dichtelemente mit der Zusammenwirkung der U- Dichtbolzen 1 und deren Ausführung sowie die ausgeprägt lange radiale Führung der Dichtschieber 3 ermöglichen eine geschlossene Dichtgrenze mit einem hohen Dichtwirkungsgrad.

Die Dichtelemente, das heißt die Dichtschieber 3, die U- Dichtbolzen 1 und die Seitendichtstreifen 5, trennen die Kammern längs der Mantelfläche 7 auf dem kalten Bogen 17, auf dem Gas komprimiert wird, und dem heißen Bogen 18, auf dem Gas expandiert . In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind fünfzehn Dichtschieber 3 vorgesehen. Die minimale Anzahl der Dichtschieber wird von der Lage der Gaswechselkanäle und den für den Gaswechsel erforderlichen Steuerzeiten am Einlass beziehungsweise Auslass sowie dem Brennkammereinlass und dem Brennkammerauslass bestimmt. Es versteht sich, dass hierbei mehrere durch die Dichtschieber 3 begrenzte Kammern zweckmäßig sind. Bevorzugte Anzahlen für die Dichtschieber sind zwischen 10 und 20 Dichtschieber im Hinblick auf eine ausreichende Kammerüberdeckung. Hierdurch wird Leck-Gas, das über die Kuppe der Dichtschieber 3 übertritt, immer in eine voreilende beziehungsweise, auf der Verdichtungsseite, in eine nacheilende Kammer eingeblasen, was eine gewünschte adiabatische Druckerhöhung in der betroffenen Kammer verursacht und die Leck-Verluste verringert, so dass der Wirkungsgrad der Maschine verbessert wird.

Die Form der Lauffläche, das heißt der Mantelfläche 7, ist so gestaltet, dass die Zentrifugalkräfte im Schwerpunkt der Dichtschieber 3 radial nach außen gerichtet sind. Zudem sind Dichtschieberfedern 31 vorgesehen, welche die Dichtschieber 3 gegen die Mantelfläche 7 drücken, so dass bereits beim Anlauf der Maschine an der Kuppe der Dichtschieber 3 eine Abdichtung gegeben ist.

Eine vorteilhafte Werkstoffpaarung wird beispielsweise dann erreicht, wenn auf Seiten der Dichtschieber 3 Silizium-Nitrit verwendet wird und für die durch die Mantelfläche 7 dargestellte Lauffläche ein Aluminium/Stahl mit einer Chromschicht. Für die Mantelfläche 7 ist möglich ein Aluminium/Stahl mit einem Siliziumgehalt größer 21% und freiem aus der Legierung ausgeschiedenem Silizium, alternativ lokales Silizium, das in Infiltrationsverfahren erzeugt wird, wobei der Dichtschieber 3 aus Kolbenringguss HB 220 ist. Alternativ kann die Mantelfläche 7 aus einem Aluminium/Stahl mit einer galvanischen Nickelschicht mit Silizium-Karbid- Einlagerungen sein und der Dichtschieber 3 aus Grauguss/Hartmetall beziehungsweise eine Paarung aus Plasmaspritzschichten (zum Beispiel Laser) mit Kolbenringguss als Dichtschieber.

Die Schmierung der Dichtschieber 3 erfolgt über Dosierölbohrungen 32, die an der Mantelfläche 7 vorgesehen sind.

Das Führungsspiel der Dichtschieber 3 in dem Läufer 8 ist vorzugsweise 0,02 bis 0,03 mm. Das axiale Spiel der Dichtschieber 3 zwischen den Seitenteilen 23, 24 ist vorzugsweise zwischen 0,02 und 0,05 mm.

Der U-Dichtbolzen 1 bewirkt, dass der Gasdruck im Nut-Grund unter den Dichtschiebern gehalten wird. Hierdurch wird das Anpressen der Kuppen der Dichtschieber 3 durch den Gasdruck in Zusammenwirken mit den Fliehkräften sowie den Dichtschieberfedern 31 verstärkt. Der Gasdruck unter den jeweiligen Dichtschiebern 3 kann somit nicht aus dem Nut- Grund zwischen dem Läufer 8 und den Seitenteilen 23, 24 durch den diesbezüglichen Spalt entweichen.

Bei vorhandenem Gasdruck werden die U-Dichtbolzen 1, die axial beweglich in ihrem Läufer 8 angeordnet sind, zusätzlich zu der Kraft der Dichtbolzenfedern 2 gegen die Seitenteile 23, 24 gepresst und bewirken hierdurch eine zusätzliche Abdichtung.

Das radiale Spiel der U-Dichtbolzen 1 in dem Läufer 8 ist vorzugsweise 0,02 bis 0,03 mm. Durch die U-Form weisen die U- Dichtbolzen 1 eine radiale elastische Verformbarkeit auf und dichten den Umfangs-Spalt unter dem Gasdruck im Dichtschiebergrund ab.

Als Dichtbolzenfedern 2 können U-förmige Blattfedern verwendet werden. Diese dienen beim Anlaufen der Maschine zum sicheren Aufbau des Gasdrucks im Nut-Grund der Dichtschieber 3 und unter den U-Dichtbolzen 1. Die U-förmige Form dieser Dichtelemente ist besonders vorteilhaft für Maschinen mit hoher Kammer-Überdeckung.

Die U-Dichtbolzen 1 können durch mechanische Bearbeitung, Sintern oder Drahterodieren hergestellt werden. Als Werkstoff aarungen für die Laufflächen eignen sich die gleichen Kombinationen, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit den Dichtschiebern 3 beschrieben wurden.

Wie bereits erläutert, dienen die Seitendichtstreifen 5 zur Abdichtung der Kammern zu den Seitenteilen 23, 24 hin. Zum Andrücken der Seitendichtstreifen 5 an die Seitenteile 23, 24 sind Seitendichtstreifenfedern 4 vorgesehen, die in der Form von Wellfedern ausgeführt sein können. Der in den jeweiligen Kammern 9, 10 auftretende Gasdruck unterstützt die Dichtkraft zusätzlich zu den Seitendichtstreifenfedern 4 und verhindert ein Übertreten des verdichteten Gases von einer Arbeitskammer über die seitlichen Innenflächen 28 der Seitenteile 23, 24 und des Läufers 8 in die nachfolgenden Arbeitskammern und radial zur Welle 12 des Läufers 8 hin.

Als Werkstoff aarungen eignen sich die gleichen Kombinationen, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit den Dichtschiebern erläutert wurden.

Die Seitendichtstreifen 5 können durch mechanische Bearbeitung, Sintern oder Drahterodieren hergestellt werden.

Das radiale Spiel der Seitendichtstreifen 5 in ihren entsprechenden Nuten des Läufers 8 kann vorzugsweise 0,02 bis 0,05 mm betragen. Für das Längsspiel gelten die gleichen Größenordnungen .

Der die Dichtelemente tragende Läufer 8 muss mit Öl gekühlt werden, um die Temperaturen an den Dichtelementführungen in beherrschbaren Größen zu halten. Dies erfolgt durch eine Druck-Öl-Versorgung 35 aus der Welle 12. Um zu verhindern, dass Öl in den Verbrennungsbereich eintritt, ist an einem Hals des Läufers 8 jeweils ein Kolbenring 30 vorgesehen. Der Zwischendichtungsraum wird unter Leck-Gasdruck mittels eines Ventils 29 konstant gehalten.

Der Zwischendichtungsraum 34, in den das Leck-Gas der Seitendichtungen eintritt, wird durch das Druckhalteventil 29 auf einem konstanten Überdruck von 0,2 bar gehalten. Damit wird verhindert, dass Öl über die Kolbenringe 30 aus einem Ölraum 33 in die Verbrennungsräume gelangen kann.

Das vorstehend erläuterte Dichtsystem ermöglicht es, die Rotationskolbenmaschine als innenachsige Drehkolbenmaschine mit Flügelzellen und einer Laufflächenform als Epitrochoide oder Ellipse darzustellen. Diese Bauart ermöglicht eine kontinuierliche innere Verbrennung in einer Brennkammer 13.

Wie vorstehend bereits erwähnt, verfügt die Brennkammer 13 über Steueröffnungen für einen Einlass 21 und einen Auslass 22. Der Lufteinlass beziehungsweise Ansaugeinlass 19 und der Abgasauslass 20 sind in dem Mantel 11 untergebracht. Durch die geringe Druckdifferenz des Brennkammereinlasses 21 zu dem Brennkammerauslass 22 und dem notwendigen radialen Spalt (zum Beispiel 0,5 mm) zwischen dem Läufer 8 und dem Mantel 11 sind die Überströmverluste zwischen Verdichtungs- und Expansionsseite gering. Die Dichtschieber 3 durchlaufen bei dieser Maschinenanordnung sukzessive jeweils den Verdichtungsbogen, das heißt den kalten Bogen 17, und den Expansionsbogen, das heißt den heißen Bogen 18, und erfahren somit die für ihre Funktion unerlässliche innere Kühlung durch das Frischgas .

Der Läufer 8 ist auf der Welle 12 axial beweglich gelagert. Hierzu sind Radiallager 25, 26 in den beiden Seitenteilen 23, 24 sowie ein Axiallager 27 vorgesehen. Der Läufer 8 ist mit der Ölkühlung 35 versehen.

Die beschriebene Rotationskolbenmaschine weist, insbesondere im Hinblick auf das vorteilhafte Dicht-System, derartige Vorteile bezüglich Bauraum, Baugröße und Einfachheit des Aufbaus auf, dass sie mit einem angeflanschten Generator 40 zusammen als Blockheizkraftwerk konventionelle Ölbrenner an bestehenden Heizkesseln ersetzen kann.

Hierzu wird in der Brennkammer 13 unter hohem Druck Treibstoff, beispielsweise Öl oder Gas, mittels einer Einspritzung 14 kontinuierlich verbrannt. Das Verbrennungsgas expandiert auf dem heißen Bogen 18 der

Rotationskolbenmaschine und die erzeugte Wärme wird mittels Kühlwasser, das von einer Wasserpumpe 37 befördert wird, einem Heizkessel 38 zur Wärme-Übertragung zugeführt.

Durch die konstante, vorzugsweise elektronisch geregelte, Verbrennung in der Brennkammer 13 ist es möglich, diese Verbrennung Schadstoffoptimal zu steuern. Hierdurch wird die Schadstoffbelastung der Umwelt reduziert.

Das Abgas wird nach der Wärmeabgabe an das Kühlwasser durch einen in der Regel ohnehin für eine Heizung vorgesehenen Schornstein 39 ausgeschoben.

Die gewonnene mechanische Energie wird an der Welle 12 abgenommen, wodurch diese die Funktion einer Abtriebswelle verwirklicht, und an einen mit der Welle 12 verbundenen Generator 40 zur Stromerzeugung übertragen. Bei jedem Einsatz des aus der Brennkammer 13 und der Rotationskolbenmaschine bestehenden Aggregates 36 zusammen mit dem Generator 40 wird gleichzeitig zur Hausheizung elektrischer Strom erzeugt. Diese Kombination ergibt eine Betriebskostenersparnis in der Größenordnung von 15 bis 25% an Heiz- und Stromkosten für ein durchschnittliches Einfamilienhaus .

Die Anlage kann vorzugsweise so konzipiert sein, dass sie vorhandene Öl- oder Gas-Brenner, auch an Altanlagen, ersetzen kann. U-Dichtbolzen

Dichtbolzenfeder

Dichtschieber

Seitendichtstreifenfeder

Seitendichtstreifen

Dichtschieberhub

Mantelfläche

Läufer (Rotationskolben)

nacheilende Kammer

voreilende Kammer

Mantel

Welle

Brennkammer

Brennstoffzufuhr (Einspritzung)

Drehrichtung

kalter Bogen

heißer Bogen

Ansaugeinlass

Auslass

Brennkammer-Einlass

Brennkammer-Auslass

Seitenteil

Seitenteil

Radiallager

Radiallager

Axiallager

Läuferseitenfläche (Zwischendichtungsraum) Druckhalteventil (Zwischendichtungsdruck) Kolbenringe

Dichtschieberfeder

Dosierölbohrung (Zuführung)

Ölablauf

Zwischendichtungsraum

Kühlölzufuhr

Rotationskolbenmaschine

Wasserpumpe (Kühlwasser)

Heizkessel

Schornstein

Generator