Motor mit sich in einem Kolbenführungskanal bewegenden Kolben

Abstract

 Vorgeschlagen wird ein Motor mit einem feststehenden, ringförmigen und mindestens abschnittsweise durch eine Kolbenführungskanalwand (3) geschlossenen ausgebildeten Kolbenführungskanal (1) und mit sich in dem Kolbenführungskanal (1) hintereinander mit festem Abstand zueinander bewegenden Kolben (2.n), wobei zwischen den Kolben (2.n,2.n-1) jeweils ein Arbeitsraum (4) gebildet ist und sich das Volumen der Arbeitsräume (4) nacheinander und zyklisch beim Durchlaufen des Kolbenführungskanals (1) verändert, indem mindestens nach einem Abschnitt mit einer stetigen Volumenreduzierung (5.1) sich ein Abschnitt mit gleichbleibendem oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen (5.2) anschließt, dem ein Abschnitt mit einer stetigen Volumenvergrößerung (5.3) des jeweiligen Arbeitsraumes (4) folgt und sich dieser Volumenänderungszyklus nach einem Abschnitt zum Ausstoßen (5.4) der expandierten Gase beginnend mit einer Volumenreduzierung erneut anschließt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft insbesondere einen Motor mit einem Kolbenführungskanal und mit sich im Kolbenführungskanal hintereinander bewegenden Kolben, die durch eine Gasexpansion angetrieben sind.

[0002] Durch die umgekehrte Arbeitsweise, nämlich bei einem äußeren Antrieb, lässt sich auch Gas verdichten.

[0003] Derartige Motoren sind bekannt in der Ausführung als Ringkolbenmaschinen.

[0004] Der Ringkolbenmotor nach DE 102009 040 270 A1 besteht aus zwei Kolbenträgerringen, auf denen auf den äußeren Rändern pro Kolbenträgerring Kolben angeordnet sind. Alle Kolben bewegen sich in einem zum Kreisring gebogenen Zylinder (Torus). Die Kolbenform entspricht der Zylinderform. Jeder Kolbenträgerring ist nach innen hin mit einer Verzahnung versehen, die derart miteinander gekoppelt sind, dass bei einer insgesamt rotierenden Bewegung eine Relativbewegung der Kolben zueinander erfolgt, so dass die Arbeitsräume zwischen den Kolben sich vergrößern und verkleinern. Dem sind die Takte des Motors (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstoßen) angepasst, wobei das Ansaugen und Ausstoßen über Schlitze erfolgt.

[0005] Die DE 19 624 257 C2 beschreibt einen Motor, der einen ringförmigen Zylinder aufweist, der um eine Öffnung herum ausgebildet ist und einen hin- und hergehend in dem ringförmigen Zylinder angeordneten Bogenkolben aufweist, wobei in dem Ringzylinder eine Trennwand angeordnet ist, die den Ringzylinder in eine Lufteinlaß- und Kompressionskammer und in eine Verbrennungskammer teilt, so dass beim Hin- und Hergehen des Bogenkolbens in einer der Kammern das Volumen expandiert, während die andere Kammer ihr Volumen vermindert. Derartige Motoren werden gemeinhin als Schwenkkolbenmotoren bezeichnet.

[0006] Darüber hinaus ist es bekannt, bei Kolbenmotoren das Kompressionsverhältnis zu verändern durch eine Veränderung der Lage des Kolbens zum Pleuel (DE 10 2011 115 417 A1).

[0007] Gemeinsam ist diesen Motoren, dass sie nur über einen kurzen Zeitraum und ein begrenztes Volumen für die Gasexpansion verfügen, so dass viel Energie verloren geht.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Motor vorzuschlagen, der die Expansion der Gase maximal ausnutzt. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0009] Der erfindungsgemäße Motor weist mindestens einen Kolbenführungskanal und sich in dem mindestens einen Kolbenführungskanal hintereinander bewegende Kolben, die durch eine Gasexpansion angetrieben sind, auf, wobei der mindestens eine Kolbenführungskanal feststehend, ringförmig und mindestens abschnittsweise durch mindestens eine Kolbenführungskanalwand geschlossenen ausgebildet ist, zwischen den benachbart und hintereinander in dem mindestens einen Kolbenführungskanal bewegten Kolben jeweils ein Arbeitsraum gebildet ist, indem die Kolben mit festem Abstand zueinander miteinander gekoppelt angeordnet sind und im Bereich der Arbeitsräume mit ihren Kolbenabschnitten an der mindestens einen geschlossen ausgebildeten Kolbenführungskanalwand dichtend anliegen, wobei sich das Volumen der Arbeitsräume nacheinander und zyklisch beim Durchlaufen des mindestens einen Kolbenführungskanals verändert, indem mindestens nach einem Abschnitt mit einer stetigen Volumenreduzierung sich ein Abschnitt mit gleichbleibendem oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen anschließt, dem ein Abschnitt mit einer stetigen Volumenvergrößerung des jeweiligen Arbeitsraumes folgt, in dem sich der größte Teil der Gasexpansion vollzieht, und sich dieser Volumenzyklus nach einem Abschnitt zum Ausstoßen der expandierten Gase beginnend mit einer Volumenreduzierung erneut anschließt.

[0010] Im Abschnitt zum Ausstoßen sind die Kolben mindestens geführt. Dies kann durch die teilweise offene mindestens eine Kolbenkanalwand oder durch gesonderte Führungen erfolgen.

[0011] Die Abschnitte mit einer Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume werden bevorzugt in einem geraden Abschnitt des ringförmigen Kolbenführungskanals angeordnet oder der mindestens eine ringförmige Kolbenführungskanal ist in seiner Längsausdehnung kreisförmig ausgebildet.

[0012] Als expandierende Gase kommen alle bekannten Brenngase und Kraftstoff-Luft-Gemische infrage, die in die Arbeitsräume bevorzugt über Schlitze eingebracht oder in den Arbeitsräumen hergestellt werden z.B. durch das Einspritzen von Kraftstoff in verdichtete Luft.

[0013] Kolben im hier gebrauchten Sinne sind Körper, auf die ein expandierendes Gas in einem Kolbenführungskanal einen Druck ausübt und die dadurch in eine Bewegung versetzt werden, oder umgekehrt, die von außen bewegt werden und bei der Bewegung durch den Kolbenführungskanal Gas verdichten.

[0014] Längsrichtung bedeutet dem Kolbenführungskanal folgend. Die Kolbenführungskanalachse ist die Achse, um die der Kolbenführungskanal herum angeordnet ist. Die Gasexpansion kann auf verschiedensten Wegen vorgenommen werden z. B. indem ein Heizgas eingebracht wird, ein verdichtetes Brennstoffluftgemisch gezündet wird, außerhalb des Motors gezündetes Gas überströmt usw. Bei einer ersten Ausführung weist der Kolbenführungskanal umlaufend in den ineinander übergehenden Abschnitten der Volumenänderung der Arbeitsräume veränderte oder veränderbare Querschnitte auf, an die sich die an den Kolbenführungskanalwänden dichtend anliegenden Kolbenabschnitte der Kolben anpassen, d. h. der Querschnitt der Kolben verändert sich.

[0015] Dabei wird der Querschnitt des Kolbenführungskanals in seiner größten Ausdehnung durch eine quadratische oder rhomboide Fläche gebildet und in der kleinsten Ausdehnung durch einen rhomboiden Schlitz.

[0016] Der Kolbenführungskanal kann starr ausgeführt sein oder der Querschnitt des Kolbenführungskanals ist durch eine Kraftwirkung von außen vergrößer- oder verkleinerbar. Letzteres setzt voraus, dass die Kolbenführungskanalwände scharnierartig zusammengesetzt sind.

[0017] In einer bevorzugten Ausführung sind die Abschnitte mit einer Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume in einem geraden Abschnitt des ringförmigen Kolbenführungskanals angeordnet. Für den vorgenannten Kolbenführungskanal geeignete Kolben sind zusammenklappbar und besitzen im aufgeklappten Zustand die Form einer bodenseitig offenen Vierkantpyramide mit einem quadratischen oder rhomboiden Bodenquerschnitt und scharnierartig verbundenen Pyramidenkanten.

[0018] Bevorzugt greifen die Kolben mindestens im Bereich einer pyramidenbodenseitigen Ecke mit einem Führungselement in eine Führung im Kolbenführungskanal ein.

[0019] Bei einer zweiten Ausführung ist in dem mindestens einen Kolbenführungskanal ein Kolbenträgerring angeordnet, der durch die Kolben angetrieben eine Bewegung in Längsrichtung des Kolbenführungskanals ausführt, wobei die Kolben gegenüber dem Kolbenträgerring oder umgekehrt verschiebbar angeordnet sind und die Volumenveränderung der Arbeitsräume durch sich kontinuierlich verändernde Abstände zwischen dem Kolbenträgerring und einen den jeweiligen Arbeitsraum abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt vollziehbar ist, wobei auch der Kolbenträgerring im Bereich der Arbeitsräume dichtend an der Kolbenführungskanalwand anliegt.

[0020] Bevorzugt weist der Kolbenführungskanal im geschlossenen Kolbenführungskanalabschnitt zwei parallel liegende Abschnitte der Kolbenführungskanalwand auf, die durch den abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt miteinander verbunden sind.

[0021] Die Abstandsänderung zwischen dem Kolbenträgerring und dem den jeweiligen Arbeitsraum abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt ist auf folgende Weise realisierbar: durch eine Neigung des abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnittes gegenüber dem Kolbenträgerring und/oder durch eine Lageveränderung des Kolbenträgerringes im Kolbenführungskanal.

[0022] Bei einer Neigung des abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnittes werden die Kolben in Querausnehmungen des bodenseitig im Kolbenführungskanal befindlichen Kolbenträgerringes angeordnet.

[0023] Bevorzugt ist der Kolbenführungskanal in seiner Längsausdehnung kreisringförmig ausgebildet, wobei die Rotationsachse des Kolbenträgerrings mit der Kolbenführungskanalachse zusammenfällt. Die Kolbenträgerringhöhe sollte konstant sein.

[0024] Eine vorteilhafte Weiterentwicklung sieht vor, dass der Kolbenkanalboden des mindestens einen Kolbenführungskanals die umgekehrte Neigung zum Kolbenträgerring wie der dem Kolbenträgerring gegenüberliegende abschließende Kolbenführungskanalwandabschnitt aufweist, so dass beidseitig des Kolbenträgerringes "Kolbenführungskanäle" gebildet sind, wobei der Kolbenträgerring in einer Längsführung des so ausgebildeten Kolbenführungskanals bewegbar abgestützt ist und der Kolbenträgerring durchgehende Querschlitze aufweist, in denen jeweils ein Kolben verschiebbar, geführt durch die und auch abgedichtet gegenüber den beiden dem Kolbenträgerring gegenüberliegenden Kolbenführungskanalwandabschnitten angeordnet ist, so dass die Kolben beidseitig des Kolbenträgerringes geschlossene Arbeitsräume bilden.

[0025] Um einen runden Motorlauf zu gewährleisten, liegt die Verschieberichtung der Kolben im Kolbenträgerring bevorzugt parallel zur Rotationsachse des Kolbenträgerringes.

[0026] Bei der Variante mit der Lageveränderung des Kolbenträgerringes im Kolbenführungskanal besteht der Kolbenträgerring aus miteinander gekoppelten Platten, die mindestens in den Abschnitten mit einer Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume den Kolbenführungskanal abgedichtet teilen in einen Kolbenführungskanal zur Bildung der Arbeitsräume und einen Kolbenführungskanal, in dem die die Platten durchdringenden Kolben abgestützt gleiten oder abrollen.

[0027] Die Platten sind auf oder in Längsführungen des Kolbenführungskanals abgestützt bewegbar, wobei die Längsführungen so angeordnet sind, dass sich der Plattenabstand zum abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt zum Zwecke der Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume verändert.

[0028] Eine Bewegung der Kolben findet somit im Wesentlichen nur in Längsrichtung des Kolbenführungskanals statt, wobei jeweils beim Wechsel von der Volumenverkleinerung zu einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume und umgekehrt eine leichte Schwenkbewegung vollzogen wird, wenn der Anstellwinkel der Kolben zu den Platten nicht veränderbar ist. Durch entsprechende Anpassungen des Kolbenführungskanalbodens und/oder die rollende oder gleitende Abstützung der Kolben und/oder der Dichtungen der Kolben an der Kolbenführungskanalwand ist dies ausgleichbar, so dass im Bereich der Arbeitsräume die Kolben jeweils dichtend an der Kolbenführungskanalwand anliegen.

[0029] In einer bevorzugten Ausführung bei dieser Variante sind die Führungen für die Platten außerhalb des Kolbenführungskanals angeordnet. Sie liegen damit außerhalb des unmittelbaren Verbrennungsraumes, was vorteilhaft für die Materialauswahl und die konkrete Ausbildung der Führungen ist.

[0030] Jeweils benachbarte Platten sind abgedichtet zueinander und scharnierartig miteinander verbunden.

[0031] Der Abtrieb der Motoren ist in einem zumindest teilweise offenen Abschnitt des Kolbenführungskanals angeordnet. Bevorzugt sind mehrere Abtriebe vorgesehen.

[0032] Die bevorzugten Motorausführungen sollen anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1:

eine Prinzipskizze des Motors mit zusammenklappbaren Kolben in einer Draufsicht,

Fig. 2:

den Motor gemäß Fig. 1 im Schnitt,

Fig. 3:

in einer Draufsicht den Motor mit verschiebbaren Kolben in einem kreisringförmigen Kolbenführungskanal,

Fig. 4:

einen Schnitt durch den Motor aus Fig. 3,

Fig. 5:

einen Schnitt durch den Motor aus Fig. 3,

Fig. 6:

eine Motorausführung mit beidseitig eines Kolbenträgerringes vorhandenen Arbeitsräumen,

Fig. 7:

einen Schnitt durch den Motor nach Fig. 6,

Fig. 8:

eine Prinzipskizze der Seitenansicht des Motors mit einem geführten Kolbenträgerring,

Fig. 9:

einen Querschnitt von Fig. 8.

[0033] Fig. 1 und Fig. 2 zeigen in Prinzipskizzen den Motor mit zusammenklappbaren Kolben 2.1 - 2.4 in dem Kolbenführungskanal 1 in einer Draufsicht und im Schnitt AA. Schnitt AA beschränkt sich auf die Abschnitte 5.1 - 5.3, in denen eine Volumenänderung der Arbeitsräume 4 vorgenommen wird.

[0034] Der Kolbenführungskanal 1 ist feststehend, ringförmig und in den Abschnitten 5.1 - 5.3, in denen eine Volumenänderung der Arbeitsräume 3 vollzogen wird, durch Kolbenführungskanalwände 3 geschlossenen ausgeführt.

[0035] Die Abschnitte 5.1 - 5.3 mit einer Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume 4 sind in einem geraden Abschnitt des ringförmigen Kolbenführungskanals 1 angeordnet.

[0036] Im Abschnitt zum Ausstoßen 5.4 der die Kolben 2.1 -2.n bewegenden expandierten Gase sind die Kolben 2.1 - 2.n durch Kolbenführungen 6, 7 geführt. In diesem Abschnitt wird jeweils der Ring des Kolbenführungskanals 1 geschlossen.

[0037] Der Kolbenführungskanal 1 weist umlaufend in den ineinander übergehenden Abschnitten 5 der Volumenänderung der Arbeitsräume 4 veränderte Querschnitte auf, an die sich die an den Kolbenführungskanalwänden 3 dichtend anliegenden Kolbenabschnitte der Kolben 2.1 - 2.n anpassen.

[0038] Der Querschnitt des Kolbenführungskanals 1 ist in seiner größten Ausdehnung (Schnitt CC, Schnitt DD) eine quadratische oder rhomboide Fläche und in der kleinsten Ausdehnung ein rhomboider Schlitz (Schnitt BB).

[0039] In der Darstellung ist der Querschnitt des Kolbenführungskanals 1 starr. Vorgesehen ist auch eine Ausführung, wo der Querschnitt des Kolbenführungskanals 1 durch eine Kraftwirkung von außen vergrößer- oder verkleinerbar ist.

[0040] Die sich hintereinander bewegenden Kolben 2.1 - 2.n, die durch eine Gasexpansion angetrieben sind, bilden jeweils paarweise Arbeitsräume 4, indem die Kolben (2.1/2.2, 2.2/2.3, 2.3/2.4 usw. mit festem Abstand zueinander miteinander gekoppelt angeordnet sind und im Bereich der Arbeitsräume 4 mit Kolbenabschnitten an den Kolbenführungskanalwänden 3 dichtend anliegen.

[0041] Als Kopplung zwischen benachbarten Kolben 2.1/2.2, 2.2/2.3 usw. können in der Kolbenmitte jeweils gelenkartig angeordnete Stäbe dienen.

[0042] Das Volumen der Arbeitsräume 4 verändert sich nacheinander und zyklisch beim Durchlaufen des Kolbenführungskanals 1, indem nach dem Abschnitt mit einer stetigen Volumenreduzierung 5.1 sich der Abschnitt mit gleichbleibendem oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen 5.2 anschließt, dem der Abschnitt mit einer stetigen Volumenvergrößerung 5.3 des jeweiligen Arbeitsraumes 4 folgt. Die Expansion der Gase erfolgt beginnend am Ende des Abschnittes 5.2 oder mit Eintritt in den Abschnitt 5.3 und setzt sich im Abschnitt 5.3 fort. In der Darstellung betrifft das den Arbeitsraum zwischen den Kolben 2.3 und 2.4 und 2.4 und den nicht mehr dargestellten Kolben vor 2.4.

[0043] Die Gasexpansion kann auf den verschiedensten Wegen vorgenommen werden, in dem brennende Gase von außen beginnend im Abschnitt 5.2 eingelassen werden, indem im Arbeitsraum 4 zwischen den Kolben 2.1 und 2.2 Luft verdichtet und Kraftstoff im Abschnitt 5.2 eingespritzt wird und eine Zündung zum Ende des Abschnittes 5.2 vorgenommen wird usw. Ein durch einen Anlasser einmal in Rotation versetzter Motor wird so durch die folgenden sich von Arbeitsraum zu Arbeitsraum wiederholende Gasexpansion, jeweils im Bereich Ende 5.2 - 5.3, seine umlaufende Bewegung fortsetzen.

[0044] Diese Ausführungen gelten zumindest sinngemäß auch für die in den folgenden Fig. 3 - 9 beschriebenen Motor- oder Verdichterausführungen.

[0045] Der Volumenänderungszyklus schließt sich nach einem Abschnitt zum Ausstoßen 5.4 der expandierten Gase beginnend mit einer Volumenreduzierung erneut.

[0046] Die eingesetzten Kolben 2.1 - 2.n sind zusammenklappbar und weisen im aufgeklappten Zustand die Form einer bodenseitig offenen Vierkantpyramide mit einem quadratischen oder rhomboiden Bodenquerschnitt auf, wobei die Pyramidenkanten 8 scharnierartig verbundenen sind.

[0047] In der dargestellten Ausführung weisen die Kolben 2.1 - 2.n im Bereich von zwei gegenüberliegenden pyramidenbodenseitigen Ecken Führungselemente 9 für Führungen im Kolbenführungskanal 1 auf. Diese können im Abschnitt 5.4 auch mit den Führungen 6 und 7 zusammenwirken.

[0048] Der Abtrieb 11 des Motors erfolgt in dem zumindest teilweise offenen Abschnitt 5.4 des Kolbenführungskanals 1, da hier die bewegten Teile zugängig sind z. B. in dem Mitnehmer an Kolben 2.1 - 2.n nacheinander in ein Abtriebsritzel eingreifen.

[0049] Der in Fig. 3 bis Fig. 5 dargestellte Motor weist einen Kolbenführungskanal 1 auf, der in seiner Längsausdehnung kreisringförmig ausgebildet ist und mindestens im geschlossenen Kolbenführungskanalabschnitt zwei parallel liegende Kolbenführungskanalwandabschnitte 3.2 aufweist, die durch einen Kolbenführungskanalwandabschnitt 3.1 verbunden sind.

[0050] Auch bei diesem Motor sind die sich im Kolbenführungskanal 1 hintereinander bewegenden Kolben 2.n durch eine Gasexpansion angetrieben, wie vorab beschrieben am Beispiel der Fig. 1 und 2.

[0051] Zwischen den benachbart und hintereinander im Kolbenführungskanal 1 bewegten Kolben 2.n,2.n-1 wird jeweils der Arbeitsraum 4 gebildet, indem die Kolben 2.n,2.n-1 mit festem Abstand zueinander miteinander gekoppelt angeordnet sind und im Bereich der Arbeitsräume 4 mit Kolbenabschnitten an der Kolbenführungskanalwand 3 dichtend anliegen, wobei sich das Volumen der Arbeitsräume 4 nacheinander und zyklisch beim Durchlaufen des Kolbenführungskanals 1 verändert, indem nach dem Abschnitt mit einer stetigen Volumenreduzierung 5.1 sich der Abschnitt mit gleichbleibendem oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen 5.2 anschließt, dem der Abschnitt mit einer stetigen Volumenvergrößerung 5.3 des jeweiligen Arbeitsraumes 4 folgt und sich dieser Volumenänderungszyklus nach dem Abschnitt zum Ausstoßen 5.4 der expandierten Gase beginnend mit einer Volumenreduzierung erneut anschließt.

[0052] Der Abschnitt zum Ausstoßen 5.4 ist im Wesentlichen offen, wobei die Kolben 2.n durch Führungen 6, 7 geführt sind.

[0053] Die Kopplung der Kolben 2.n wird hier durch einen im Kolbenführungskanal 1 angeordneten Kolbenträgerring 12 vorgenommen. Der Kolbenträgerring 12 wird durch die Kolben 2.n in eine Rotationsbewegung in Längsrichtung des Kolbenführungskanals 1 versetzt, wobei die Rotationsachse 13 des Kolbenträgerrings 12 mit der Kolbenführungskanalachse 14 zusammenfällt.

[0054] Der Kolbenträgerring 12 ist bodenseitig im Kolbenführungskanal 1 angeordnet und hat eine konstante Höhe.

[0055] Die Kolben 2.n sind in dem Kolbenträgerring 12 in Querausnehmungen 16 des Kolbenträgerringes 12 verschiebbar angeordnet.

[0056] Die Volumenveränderung der Arbeitsräume 4 wird durch sich kontinuierlich verändernde Abstände zwischen dem Kolbenträgerring 12 und dem den jeweiligen Arbeitsraum abschließenden geneigt zum Kolbenträgerring 12 angeordneten Kolbenführungskanalwandabschnitt 3.1 vollzogen, wobei die Kolben 2.n im Bereich der Arbeitsräume 4 dichtend an der Kolbenführungskanalwand 3 anliegen, indem die Kolben 2.n aus dem Kolbenträgerring 12 heraus- oder in diesen hineingeschoben werden. Ebenso ist der Kolbenträgerring 12 gegenüber der Kolbenführungskanalwand 3 abgedichtet.

[0057] Die Verschieberichtung 15 der Kolben 2.n im Kolbenträgerring 12 liegt parallel zur Rotationsachse 13 des Kolbenträgerrings 12.

[0058] Der Abtrieb 11 des Motors ist in dem zumindest teilweise offenen Abschnitt 5.4 des Kolbenführungskanals 1 angeordnet und erfolgt vom Kolbenträgerring 12.

[0059] Fig. 6 und Fig. 7 zeigen eine Motorausführung mit beidseitig des Kolbenträgerringes 12 vorhandenen Arbeitsräumen 4.

[0060] Der Kolbenkanalboden 3.3 des Kolbenführungskanals 1 weist die umgekehrte Neigung zum Kolbenträgerring 12 auf wie der Kolbenführungskanalwandabschnitt 3.1, so dass beidseitig des Kolbenträgerringes 12 "Kolbenführungskanäle" gebildet sind. Der Kolbenträgerring 12 ist in einer Längsführung 18 der Kolbenführungskanalwand 3 bewegbar abgestützt. Der Kolbenträgerring 12 weist durchgehende Querschlitze 19 auf, in denen jeweils ein Kolben 2 verschiebbar, geführt durch die und abgedichtet gegenüber den beiden Kolbenführungskanalwandabschnitten 3.1 angeordnet ist, so dass

[0061] benachbarte Kolben 2.1, 2.2 jeweils beidseitig des Kolbenträgerringes 12 Arbeitsräume 4 bilden, von denen sich einer bei der Kolbenbewegung durch den gemeinsamen Kolbenführungskanal 1 vergrößert und der andere sich verkleinert oder beide konstant sind.

[0062] Die Fig. 8 und Fig. 9 zeigt in einer Prinzipskizze die Seitenansicht und einen Schnitt AA des Motors mit einem geführten Kolbenträgerring 12 zur Veränderung des Volumens der Arbeitsräume 4.

[0063] Der Kolbenführungskanal 1 weist im geschlossenen Kolbenführungskanalabschnitt 5.1 bis 5.3 zwei parallel liegende Kolbenführungskanalwandabschnitte 3.2 auf, die durch einen abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt 3.1 miteinander verbunden sind.

[0064] Der Abstand zwischen dem Kolbenführungskanalwandabschnitt 3.1 und dem Kolbenführungskanalboden 3.3 ist konstant. Leichte Schwenkbewegungen der Kolben 2.1 bis 2.n werden durch die Kolbenabstützung bzw. die Kolbenabdichtung ausgeglichen.

[0065] Im Kolbenführungskanal 1 ist ein Kolbenträgerring 12 angeordnet, der durch die Kolben 2.1 bis 2.n angetrieben eine Bewegung in Längsrichtung des Kolbenführungskanals 1 ausführt. Der Kolbenträgerring 12 ist gegenüber den Kolben 2.1 bis 2.n verschiebbar angeordnet, so dass die Volumenveränderung der Arbeitsräume 4 durch sich kontinuierlich verändernde Abstände zwischen dem Kolbenträgerring 12 und dem den jeweiligen Arbeitsraum abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt 3.1 vollziehbar ist, in dem die Lage des Kolbenträgerringes 12 im Kolbenführungskanal 1 verändert wird, wobei die

[0066] Kolben 2.1 bis 2.n im Bereich der Arbeitsräume 4 dichtend an den Kolbenführungskanalwandabschnitten 3.1, 3.2 anliegen.

[0067] Der Kolbenträgerring 12 besteht hier aus miteinander gekoppelten Platten 17, die mindestens in den Abschnitten 5 mit einer Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume 4 den Kolbenführungskanal 1 in Richtung Arbeitsräume 4 abgedichtet teilen in einen Kolbenführungskanal 1.1 zur Bildung der Arbeitsräume 4 und einen Kolbenführungskanal 1.2, in dem die die Platten 17 durchdringenden Kolben 2.1 bis 2.n abgestützt gleiten oder abrollen.

[0068] Die Platten 17 sind auf oder in Längsführungen 18 des Kolbenführungskanals 1 abgestützt bewegbar, wobei die Längsführungen 18 so angeordnet sind, dass sich der Plattenabstand zum abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt 3.1 zum Zwecke der Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume 4 verändert.

[0069] Die Führungen 18 sind in der bevorzugten Ausführung außerhalb des Kolbenführungskanals 1.1 angeordnet.

[0070] Jeweils benachbarte Platten 17 sind scharnierartig miteinander verbunden.

[0071] Der Abtrieb 11 des Motors ist in einem zumindest teilweise offenen Abschnitt 5.4 des Kolbenführungskanals 1 angeordnet und erfolgt vom Kolbenträgerring 12.

Bezugszeichenliste

[0072] 

1

Kolbenführungskanal

2.n

Kolben

3

Kolbenkanalwände

3.1

abschließender Kolbenführungskanalwandabschnitt

3.2

parallele Kolbenführungskanalwandabschnitte

3.3

Kolbenführungskanalboden

4

Arbeitsraum

5

Volumenänderungsabschnitte

5.1

Abschnitt mit Volumenreduzierung

5.2

Abschnitt im konstantem oder sich geringfügig vergrößernden Volumen

5.3

Abschnitt mit Volumenvergrößerung

5.4

Abschnitt zum Ausstoßen

6

Kolbenführung

7

Kolbenführung

8

Kolbenkanten

9

Führungselemente im Bereich von Kolbenecken

10

Kolbenverbindung

11

Abtrieb

12

Kolbenträgering

13

Rotationsachse des Kolbenträgerrings

14

Kolbenführungskanalachse

15

Verschiebungsrichtung

16

Querausnehmungen im Kolbenträgerring

17

Platten

18

Längsführungen

19

Querschlitze im Kolbenträgerring

Ansprüche

1. Motor mit mindestens einem Kolbenführungskanal (1) und mit sich in dem mindestens einen Kolbenführungskanal (1) hintereinander bewegenden Kolben (2.n), die durch eine Gasexpansion angetrieben sind,
wobei der Kolbenführungskanal (1) feststehend, ringförmig und mindestens abschnittsweise durch mindestens eine Kolbenführungskanalwand (3) geschlossenen ausgebildet ist,
zwischen den benachbart und hintereinander in dem mindestens einen Kolbenführungskanal (1) bewegten Kolben (2.n,2.n-1) jeweils ein Arbeitsraum (4) gebildet ist, indem die Kolben (2.n,2.n-1) mit festem Abstand zueinander miteinander gekoppelt angeordnet sind und im Bereich der Arbeitsräume (4) mit ihren Kolbenabschnitten an der mindestens einen geschlossen ausgebildeten Kolbenführungskanalwand (3) dichtend anliegen,
wobei sich das Volumen der Arbeitsräume (4) nacheinander und zyklisch beim Durchlaufen des Kolbenführungskanals (1) verändert, indem mindestens nach einem Abschnitt mit einer stetigen Volumenreduzierung (5.1) sich ein Abschnitt mit gleichbleibendem oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen (5.2) anschließt, dem ein Abschnitt mit einer stetigen Volumenvergrößerung (5.3) des jeweiligen Arbeitsraumes (4) folgt, in dem sich der größte Teil der Gasexpansion vollzieht, und sich dieser Volumenänderungszyklus nach einem Abschnitt zum Ausstoßen (5.4) der expandierten Gase beginnend mit einer Volumenreduzierung erneut anschließt.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
im Abschnitt zum Ausstoßen (5.4) die Kolben (2.n) mindestens geführt sind.

3. Motor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschnitte (5) mit einer Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume (4) in einem geraden Abschnitt des ringförmigen Kolbenführungskanals (1) angeordnet sind, oder der mindestens eine ringförmige Kolbenführungskanal (1) in seiner Längsausdehnung kreisförmig ausgebildet ist.

4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolbenführungskanal (1) umlaufend in den ineinander übergehenden Abschnitten (5) der Volumenänderung der Arbeitsräume (4) veränderte oder veränderbare Querschnitte aufweist, an die sich die an den Kolbenführungskanalwänden (3) dichtend anliegenden Kolbenabschnitte der Kolben (2.n) anpassen.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Querschnitt des Kolbenführungskanals (1) in seiner größten Ausdehnung eine quadratische oder rhomboide Fläche ist und in der kleinsten Ausdehnung ein rhomboider Schlitz.

6. Motor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Querschnitt des Kolbenführungskanals (1) durch eine Kraftwirkung von außen vergrößer- oder verkleinerbar ist.

7. Motor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kolben (2.n) zusammenklappbar sind und im aufgeklappten Zustand die Form einer bodenseitig offenen Vierkantpyramide mit einem quadratischen oder rhomboiden Bodenquerschnitt und scharnierartig verbundenen Pyramidenkanten (8) aufweisen.

8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kolben (2.n) mindestens im Bereich einer pyramidenbodenseitigen Ecke ein Führungselement (9) für eine Führung im Kolbenführungskanal (1) aufweisen.

9. Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem mindestens einen Kolbenführungskanal (1) ein Kolbenträgerring (12) angeordnet ist, der durch die Kolben (2.n) angetrieben eine Bewegung in Längsrichtung des Kolbenführungskanals (1) ausführt, und die Kolben (2.n) gegenüber dem Kolbenträgerring (12) oder umgekehrt verschiebbar angeordnet sind, wobei die Volumenveränderung der Arbeitsräume (4) durch sich kontinuierlich verändernde Abstände zwischen dem Kolbenträgerring (12) und einem den jeweiligen Arbeitsraum (4) abschließenden, gegenüber dem Kolbenträgerring (12) befindlichen Kolbenführungskanalwandabschnitt (3.1) vollziehbar ist, und wobei der Kolbenringträger (12) im Bereich der Arbeitsräume (4) dichtend an der Kolbenführungskanalwand (3) anliegt.

10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Kolbenführungskanal (1) mindestens im geschlossenen Kolbenführungskanalabschnitt zwei parallel liegende Abschnitte (3.2) der Kolbenführungskanalwand (3) aufweist, die durch den abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt (3.1) verbunden sind.

11. Motor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstandsänderung zwischen dem Kolbenträgerring (12) und dem den jeweiligen Arbeitsraum (4) abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt (3.1) durch eine Neigung des Kolbenführungskanalwandabschnittes (3.1) zum Kolbenträgerring (12) und/oder durch eine Lageveränderung des Kolbenträgerringes (12) im Kolbenführungskanal (1) vorgenommen ist.

12. Motor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kolben (2.n) in Querausnehmungen (16) des bodenseitig im Kolbenführungskanal (1) befindlichen Kolbenträgerringes (12) angeordnet sind.

13. Motor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolbenkanalboden (3.3) des mindestens einen Kolbenführungskanals (1) die umgekehrte Neigung zum Kolbenträgerring (12) wie der Kolbenführungskanalwandabschnitt (3.1) aufweist, so dass beidseitig des Kolbenträgerringes (12) Kolbenführungskanäle (1) gebildet sind, der Kolbenträgerring (12) in einer Längsführung (18) der beiden Kolbenführungskanäle (1) bewegbar abgestützt ist und der Kolbenträgerring (12) durchgehende Querschlitze (19) aufweist, in denen jeweils ein Kolben (2.n) verschiebbar, geführt durch die und abgedichtet gegenüber den beiden Kolbenführungskanalwandabschnitten (3.1) angeordnet ist, so dass die Kolben (2.n, 2.n-1) beidseitig des Kolbenträgerringes (12) Arbeitsräume (4) bilden.

14. Motor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschieberichtung (15) der Kolben (2.n) im Kolbenträgerring (12) parallel zur Rotationsachse (13) des Kolbenträgerrings (12) liegt.

15. Motor nach einem der Ansprüche 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolbenträgerring (12) aus miteinander gekoppelten Platten (17) besteht, die mindestens in den Abschnitten (5) mit einer Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume (4) den Kolbenführungskanal (1) abgedichtet teilen in einen Kolbenführungskanal (1.1) zur Bildung der Arbeitsräume (4) und einen Kolbenführungskanal (1.2), in dem die die Platten (17) durchdringenden Kolben (2.n) abgestützt gleiten oder abrollen, wobei die Platten (17) auf oder in Längsführungen (18) des Kolbenführungskanals (1) abgestützt bewegbar sind und die Längsführungen (18) so angeordnet sind, dass sich der Plattenabstand zum abschließenden Kolbenführungskanalwandabschnitt (3.1) zum Zwecke der Volumenverkleinerung, einem konstanten oder sich geringfügig vergrößerndem Volumen und einem sich vergrößernden Volumen der Arbeitsräume (4) verändert.

16. Motor nach Anspruch 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die Längsführungen (18) außerhalb des Kolbenführungskanals (1.1) angeordnet sind.

17. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Abtrieb (11) des Motors in einem offenen oder teilweise offenen Abschnitt des Kolbenführungskanals (1) angeordnet ist, vorzugsweise mehrere Abtriebe (11).

Zeichnung