ROTATIONSKOLBENMASCHINE

Abstract

 Eine Rotationskolbenmaschine (1) umfasst ein Gehäuse (2) mit mindestens einem Einlass (3) und einem Auslass (4) zum Einlassen und Auslassen eines Arbeitsmediums. Die Rotationskolbenmaschine (1) umfasst weiter eine Welle, die in dem Gehäuse (2) drehbar angeordnet ist, und zwei konzentrisch auf der Welle drehbar angeordnete Rotoren (19) mit jeweils mehreren kreissektorförmigen Flügeln (20). Die Rotoren (19) sind einander gegenüberliegend angeordnet und greifen derart ineinander, dass ein Flügel (20) des einen Rotors (19) zwischen zwei Flügeln (20) des anderen Rotors (19) positioniert ist. Die Rotationskolbenmaschine (1) umfasst weiter zwei Steuerungseinheiten (6), die jeweils ausgebildet sind, die Winkelgeschwindigkeit jeweils eines der Rotoren (19) derart zu steuern, dass die Flügel (20) beider Rotoren (19) mit sich zyklisch verändernden Winkelgeschwindigkeiten in einem Arbeitsraum (10) in dem Gehäuse (2) rotieren und sich die Abstände zweier aufeinanderfolgender Flügel (20) in Rotationsrichtung (R) der Flügel (20) zyklisch ändern. Das Gehäuse (2) weist ein erstes Gehäusebauteil (7) mit einer Innenwandung (8) auf, an der entlang die Rotoren (19) bewegbar sind. Die Innenwandung (8) und die Welle sind konzentrisch angeordnet. Das erste Gehäusebauteil (7) begrenzt den Arbeitsraum (10) vollumfänglich. Das Gehäuse (2) umfasst zweite Gehäusebauteile (14), die entlang der Welle einander gegenüberliegend angeordnet sind und den Arbeitsraum (10) jeweils in axialer Richtung der Welle begrenzen.
Das erste Gehäusebauteil (7) umfasst Öffnungen (11) zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum (10), die mit dem Auslass (4) des Gehäuses (2) zum Auslassen des Arbeitsmediums fluidtechnisch verbunden sind. Die zweiten Gehäusebauteile (14) weisen Öffnungen (15) zum Einlass des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum (10) auf, die mit mindestens einem Einlass (3) des Gehäuses (2) fluidtechnisch verbunden sind.

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine umfassend ein Gehäuse mit mindestens einem Einlass und einem Auslass zum Einlassen und Auslassen eines Arbeitsmediums. Die Rotationskolbenmaschine umfasst weiter eine Welle, die in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist, und zwei konzentrisch auf der Welle drehbar angeordnete Rotoren mit jeweils mehreren kreissektorförmigen Flügeln. Die Rotoren sind einander gegenüberliegend angeordnet und greifen derart ineinander, dass ein Flügel des einen Rotors zwischen zwei Flügeln des anderen Rotors positioniert ist. Zwei Steuerungseinheiten sind jeweils ausgebildet, die Winkelgeschwindigkeit jeweils einer der Rotoren derart zu steuern, dass die Flügel beider Rotoren mit sich zyklisch verändernden Winkelgeschwindigkeiten in einem Arbeitsraum in dem Gehäuse rotieren und sich die Abstände zweier aufeinanderfolgender Flügel in Rotationsrichtung der Flügel zyklisch ändern. Das Gehäuse weist ein erstes Gehäusebauteil mit einer Innenwandung auf, an der die Rotoren entlang bewegbar sind. Die Innenwandung und die Welle sind konzentrisch angeordnet und das erste Gehäusebauteil begrenzt den Arbeitsraum vollumfänglich. Das Gehäuse umfasst zweite Gehäusebauteile, die entlang der Welle einander gegenüberliegend angeordnet sind und den Arbeitsraum jeweils in axialer Richtung der Welle begrenzen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Rotationskolbenmaschinen werden häufig zum Verdichten eines Arbeitsmediums bei Anwendungen in Klima- und Kühlsystemen eingesetzt. Es sind verschieden Typen von Rotationskolbenmaschinen wie bspw. Schrauben-, Scroll- oder Roots-Verdichter bekannt. Rotationskolbenmaschinen können aber ebenso als Expander ausgebildet sein.

[0003] Im Rahmen der "Parameterstudie eines neuartigen Rotationskammer-Verdichters", veröffentlicht in der Ausgabe 10/2021 der Zeitschrift KI Kälte-Luft-Klima, wird ein weiterer Typ von Rotationskolbenmaschinen beschrieben, der Rotationskammer-Verdichter. Bei dem Rotationskammer-Verdichter greifen zwei Rotoren mit jeweils vier kreissegmentförmigen Flügeln ineinander. Die Flügel bilden innerhalb des Gehäuses acht bewegliche Kammern. Die Drehbewegung jedes Rotors wird durch ein jeweils zugehöriges Getriebe realisiert, die eine Änderung der Rotor-Winkelgeschwindigkeiten relativ zueinander ermöglichen. Beide Rotoren drehen in dieselbe Richtung, wobei beispielsweise ein Rotor beschleunigt und der andere Rotor verzögert. Die Hauptwelle dreht dabei konstant. Infolgedessen schwanken die Kammern im Volumen, wodurch ein Arbeitsmedium in die Kammern eingesaugt, verdichtet und aus den Kammern ausgestoßen werden kann. Insgesamt finden 32 Arbeitsspiele in einer Hauptwellenumdrehung statt. Der Verdichter arbeitet ölfrei mit innerer Verdichtung und verzichtet auf den Einsatz von Saug- und Druckventilen, da die Ansaug- und Ausstoßöffnungen durch die Position der Rotorflügel freigegeben und geschlossen werden. Die Ansaug- und Ausstoßöffnungen befinden sich in einem Gehäuse, das die Kammern umfangsseitig umgibt.

[0004] Wird als Getriebe, das die Drehbewegung jedes Rotors realisiert, ein Exzentergetriebe verwendet, so kommt es zu einer Phasenverschiebung der minimalen und maximalen Kammerwinkel. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff minimaler und maximaler Kammerwinkel der minimale und der maximale Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln in Rotationsrichtung derselben während eines Arbeitsspiels verstanden. Der Kammerwinkel definiert die Ausdehnung der Kammer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln in Rotationsrichtung derselben. Die Phasenverschiebung der Kammerwinkel hat im Wesentlichen zur Folge, dass bei jedem zweiten Verdichtungsvorgang die Kammer zu früh, also bei zu geringem Druck des Arbeitsmediums, die entsprechende Ausstoßöffnung erreicht und das Arbeitsmedium mit zu geringem Druck ausgestoßen wird. Die Phasenverschiebung nimmt mit zunehmender Exzentrizität zu und führt zu einem geringeren Wirkungsgrad. Die Verwendung eines Getriebes mit geringer Exzentrizität hat den Nachteil eines geringen Fördervolumens ("Hubvolumen") pro Umdrehung der Welle. Des Weiteren müssen zur Gewährleistung eines geringen Schadraumvolumens bei geringer Exzentrizität stärkere, also einen großen Winkel des den Flügel bildenden Kreissegments aufweisende, Rotorflügel eingesetzt werden, welche konstruktionsbedingt ein höheres Massenträgheitsmoment aufweisen, welches wiederum zu höheren Drehmomenten im Getriebe führt. Konstruktionsbedingt sind die Ansaug- und Ausstoßöffnungen im Gehäuse durch einen Steg voneinander getrennt. Während die Kammer den Steg passiert, kommt es zu einer unnötigen, ineffizienten Expansion bis die Kammer die Einlassöffnung erreicht. Dies führt zu einem verminderten Wirkungsgrad des Rotationskammer-Verdichters.

[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotationskolbenmaschine bereitzustellen, die einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotationskolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Erfindungsgemäß umfasst das erste Gehäusebauteil Öffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum, die mit dem Auslass des Gehäuses zum Auslassen des Arbeitsmediums fluidtechnisch verbunden sind. Die zweiten Gehäusebauteile weisen Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum auf, die mit mindestens einem Einlass des Gehäuses fluidtechnisch verbunden sind.

[0008] Indem die Öffnungen zum Einlassen und Auslassen des Arbeitsmediums in bzw. aus dem Arbeitsraum in unterschiedlichen Gehäusebauteilen angeordnet sind, können die Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums unabhängig von den Öffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums positioniert werden. Dadurch ist das Steuern und Einstellen der Einlasszeiten nicht nur von dem Steuern und Einstellen der Auslasszeiten sondern auch von den Flügelwinkeln der Rotoren entkoppelt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff Flügelwinkel der Winkel verstanden, der die Ausdehnung des Kreissektors, über den sich der Flügel in Rotationsrichtung der Flügel erstreckt, definiert. Es ist möglich, kleine Flügelwinkel zu verwenden, die bei hoher Exzentrizität für große Fördervolumina sorgen. Die unabhängige Positionierung der Öffnungen zum Einlassen und Auslassen des Arbeitsmediums ermöglichen weiter, dass auf einen Steg zwischen diesen Öffnungen verzichtet werden kann. Insgesamt wird dadurch der Wirkungsgrad der Rotationskolbenmaschine erhöht. Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine kann als Verdichter oder als Expander ausgebildet sein.

[0009] In einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste Gehäusebauteil eine hohlzylindrische Laufbuchse mit zwei einander gegenüberliegenden offenen Enden und die zweiten Gehäusebauteile Abdeckscheiben, die jeweils eines der offenen Enden der Laufbuchse abdecken. Bevorzugt sind die Laufbuchse und die Abdeckscheiben aus dem Gehäuse entnehmbar. Dies ermöglicht ein Austauschen der Laufbuchse und/oder der Abdeckscheiben. Dadurch können die Positionen der Öffnungen zum Einlassen und Auslassen des Arbeitsmediums beim Einsatz unterschiedlicher Laufbuchsen und Abdeckscheiben variiert und somit unterschiedliche Ein- und Auslasszeiten zum Einlassen und Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum realisiert werden. Dadurch kann die Rotationskolbenmaschine beispielsweise mit unterschiedlichen Arbeitsmedien, unterschiedlichen Druckverhältnissen oder Volumenströmen zwischen den Öffnungen zum Einlassen und Auslassen des Arbeitsmediums betrieben werden. Sind die Laufbuchse und/oder die Abdeckscheiben verschlissen, so können sie ausgetauscht werden. Das übrige Gehäuse wird weiterverwendet. Da das übrige Gehäuse, die Laufbuchse und die Abdeckscheiben als separate Bauteile ausgebildet sind, können sie aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden, die für das jeweilige Bauteil und dessen Verwendung optimal geeignet sind. Beispielsweise kann das übrige Gehäuse aus gewichtsparendem Leichtmetall gefertigt werden, während die Laufbuchse und die Abdeckscheiben aus gehärtetem korrosionsfestem Stahl hergestellt sind.

[0010] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Laufbuchse eine erste Serie von Öffnungen und eine zweite Serie von Öffnungen auf, wobei jede Serie von Öffnungen mehrere der Öffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum umfasst. Die Öffnungen der ersten Serie von Öffnungen sind umlaufend in gleichbleibenden Winkelabständen voneinander beabstandet angeordnet. Die Öffnungen der zweiten Serie von Öffnungen sind umlaufend in gleichbleibenden Winkelabständen voneinander beabstandet angeordnet. Die Öffnungen der ersten Serie von Öffnungen sind relativ zu den Öffnungen der zweiten Serie von Öffnungen, projiziert in eine erste Ebene, die sich quer zu der axialen Richtung der Welle erstreckt, umlaufend um einen gleichbleibenden Winkelabstand voneinander beabstandet angeordnet. Durch die Verwendung zweier Serien von Öffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum, können zwei unterschiedliche Auslasszeiten eingestellt werden. Bevorzugt betreffen die unterschiedlichen Auslasszeiten zwei aufeinanderfolgende Kammern. Als Kammer wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Raum zwischen zwei in Rotationsrichtung aufeinanderfolgenden Flügeln verstanden, dessen Volumen sich während eines Arbeitsspiels mehrfach ändert. Bevorzugt hat eine erste Kammer eine erste Auslasszeit, während eine zweite Kammer, die auf die erste Kammer in Rotationsrichtung der Flügel folgt, eine zweite Auslasszeit hat. Durch die Realisierung zweier unterschiedlicher Auslasszeiten ist es möglich, die bei Verwendung eines Exzentergetriebes auftretende Phasenverschiebung auszugleichen. Dadurch ist es möglich, Exzentergetriebe mit größerer Exzentrizität zu verwenden, um so größere Fördervolumina zu realisieren. Bevorzugt erstreckt sich die erste Ebene derart quer zu der axialen Richtung der Welle, dass die Welle und die erste Ebene einen Winkel von 90° einschließen.

[0011] In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste und zweite Serie von Öffnungen jeweils vier Öffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum, wobei der Winkelabstand zwischen den Öffnungen der ersten und zweiten Serie von Öffnungen jeweils 90° beträgt und wobei die Öffnungen der ersten Serie von Öffnungen relativ zu den Öffnungen der zweiten Serie von Öffnungen, projiziert in die erste Ebene, die sich quer zu der axialen Richtung der Welle erstreckt, umlaufend um einen Winkelabstand von 0° bis 22°, bevorzugt von 0° bis 11°, besonders bevorzugt von 5° voneinander beabstandet angeordnet sind. Die jeweils vier Öffnungen der ersten und zweiten Serie ermöglichen bevorzugt die Realisierung von acht Kammern zwischen den Flügeln, so dass pro Umdrehung der Rotoren 32 Arbeitsspiele stattfinden. Der Winkelabstand der Öffnungen der ersten Serie relativ zu den Öffnungen der zweiten Serie wird bevorzugt in Abhängigkeit der auftretenden Phasenverschiebung und damit in Abhängigkeit der gewählten Exzentrizität des verwendeten Getriebes gewählt.

[0012] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die Abdeckscheiben jeweils mehrere Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum, wobei die Öffnungen jeweils in gleichbleibenden Winkelabständen auf den Abdeckscheiben voneinander beabstandet umlaufend angeordnet sind, wobei die Abdeckscheiben konzentrisch und relativ zueinander derart angeordnet sind, dass die Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums der einen Abdeckscheibe relativ zu den Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums der anderen Abdeckscheibe, projiziert in eine zweiten Ebene, die sich quer zu der axialen Richtung der Welle erstreckt, umlaufend um einen Winkelabstand von 0° bis 22°, bevorzugt von 0° bis 11°, besonders bevorzugt von 5° voneinander beabstandet angeordnet sind. Bevorzugt weist jede Abdeckscheibe vier Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums auf. Bevorzugt beträgt der Winkelabstand der Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums 90°. Dadurch können bevorzugt acht Kammern zwischen den Flügeln realisiert werden, so dass pro Umdrehung der Rotoren 32 Arbeitsspiele stattfinden. Indem die Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums der einen Abdeckscheibe relativ zu den Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums der anderen Abdeckscheibe umlaufend um einen Winkelabstand voneinander beabstandet angeordnet sind, ist es möglich, zwei unterschiedliche Einlasszeiten für zwei in Umlaufrichtung der Rotoren aufeinanderfolgende Kammern zu realisieren. Dadurch kann die bei Verwendung eines Exzentergetriebes auftretende Phasenverschiebung ausgeglichen werden. Dies ermöglicht, Exzentergetriebe mit einer größeren Exzentrizität zu verwenden, um so große Fördervolumina zu realisieren. In anderen Worten: Der Winkelabstand zwischen den Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums der einen Abdeckscheibe relativ zu den Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums der anderen Abdeckscheibe wird bevorzugt in Abhängigkeit der auftretenden Phasenverschiebung und damit in Abhängigkeit der gewählten Exzentrizität des verwendeten Getriebes gewählt.

[0013] In einer Ausführungsform der Erfindung weist jeder Rotor eine Scheibe, mit der die mehreren Flügel verbunden sind, eine Nabe zur Lagerung des Rotors auf der Welle und eine Mantelwand auf, die die Flügel in Umfangsrichtung der Scheibe umgibt. Die Scheibe umfasst Eingangsöffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums durch die Öffnungen in den zweiten Gehäusebauteilen. Die Mantelwand hat Ausgangsöffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums durch die Öffnungen im ersten Gehäusebauteil. Ein Einlass, wie bspw. ein Ansaugen des Arbeitsmediums erfolgt, wenn eine der Eingangsöffnungen in der Scheibe mit einer der Öffnungen des zweiten Gehäusebauteils zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum überlappt oder fluchtet. Entsprechend erfolgt ein Auslassen des Arbeitsmediums wenn eine der Ausgangsöffnungen in der Mantelwand mit einer der Öffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums des ersten Gehäusebauteils überlappt oder fluchtet. Bevorzugt gleitet die Mantelwand dichtend an der Innenwandung des ersten Gehäusebauteils entlang.

[0014] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Flügel eine Flügelbreite auf und erstrecken sich von der Scheibe in axialer Richtung der Welle bis zu ihrer Flügelbreite hin, wobei sich die Mantelwand von der Scheibe in axialer Richtung der Welle bis zur Hälfte der Flügelbreite erstreckt. Bevorzugt ragt die Mantelwand in axialer Richtung der Welle bis zur Hälfte des Arbeitsraums, wenn die Rotoren in den Arbeitsraum eingeschoben sind.

[0015] In einer Ausführungsform der Erfindung weist jeder Flügel eine kreisbogenförmige Oberseite, die radial von der Welle abgewandt ist, zwei Seitenflächen, die quer zur Rotationsrichtung der Flügel angeordnet sind und radial von der Welle in Richtung der kreisbogenförmige Oberseite verlaufen, sowie eine Stirnseite auf, die den Flügel in axialer Richtung der Welle begrenzt. Bevorzugt weist jeder Flügel weiter eine kreisbogenförmige Unterseite auf, wobei die kreisbogenförmige Unterseite und die kreisbogenförmige Oberseite konzentrisch angeordnet sind. Die kreisbogenförmige Unterseite kann eine Kontaktfläche zur Nabe des Rotors bilden.

[0016] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die kreisbogenförmige Oberseite der Flügel einen Außendurchmesser und die Mantelwand einen Innendurchmesser auf, wobei der Außendurchmesser der kreisbogenförmige Oberseite der Flügel kleiner ist als der Innendurchmesser der Mantelwand, so dass die Flügel des einen Rotors unter die Mantelwand des anderen Rotors schiebbar sind und dichtend an einer Innenseite der Mantelwand sowie an einer Innenseite der Scheibe des anderen Rotors entlang bewegbar sind. Die Mantelwände der beiden Rotoren stoßen in axialer Richtung der Welle dichtend aneinander. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Flügel des einen Rotors zwischen zwei aufeinanderfolgende Flügel des anderen Rotors eingreift und Kammern zwischen zwei in Rotationsrichtung der Rotoren aufeinanderfolgenden Flügeln entstehen. Bevorzugt werden die Kammern von den Bauteilen beider Rotoren gemeinsam gebildet und sind von den Flügeln einerseits und von der Scheibe, der Nabe sowie der Mantelwand andererseits begrenzt. Bevorzugt verfügt jede in Rotationsrichtung der Kolben zweite Kammer über eine Eingangsöffnung zum Einlassen des Arbeitsmediums in der Scheibe des einen Rotors und über eine Ausgangsöffnung zum Auslassen des Arbeitsmediums in der Mantelwand des anderen Rotors. Bevorzugt verfügt jede zwischen den zweiten Kammern liegende Kammer über eine Eingangsöffnung zum Einlassen des Arbeitsmediums in der Scheibe des anderen Rotors und über eine Ausgangsöffnung zum Auslassen des Arbeitsmediums in der Mantelwand des einen Rotors. In anderen Worten: Zwei in Rotationsrichtung der Rotoren aufeinanderfolgende Kammern weisen jeweils eine Ausgangsöffnung aus unterschiedlichen Serien von Öffnungen in den Mantelwänden der beide Rotoren und jeweils eine Eingangsöffnung in unterschiedlichen Scheiben der Rotoren auf.

[0017] In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse zwei Einlassdeckel auf, die in axialer Richtung der Welle jeweils an eines der zweiten Gehäusebauteile angrenzend und mit diesem verbunden sind, wobei jeder Einlassdeckel mindestens einen Einlass zum Einlassen des Arbeitsmedium aufweist. Bevorzugt bilden die Einlassdeckel jeweils einen Speicher für das in den Arbeitsraum einzulassende Arbeitsmedium. Somit kann auf einen externen Ansaugspeicher verzichtet werden. Wird beispielsweise als Arbeitsmedium Luft verwendet und ist die Rotationskolbenmaschine als Verdichter ausgebildet, ist der Speicher für das in den Arbeitsraum anzusaugende Arbeitsmedium als Ansaugluftspeicher ausgebildet. Wird beispielsweise als Arbeitsmedium Luft verwendet und ist die Rotationskolbenmaschine als Expander ausgebildet, ist der Speicher für das in den Arbeitsraum einströmende Arbeitsmedium als Druckluftspeicher ausgebildet.

[0018] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse ein drittes Gehäusebauteil mit dem Auslass zum Auslassen des Arbeitsmediums, wobei das dritte Gehäusebauteil das erste Gehäusebauteil vollumfänglich umgibt. Bevorzugt bildet das dritte Gehäusebauteil einen Speicher für das aus dem Arbeitsraum ausgelassene Arbeitsmedium. Somit kann auf einen externen Speicher verzichtet werden. Wird beispielsweise als Arbeitsmedium Luft verwendet und ist die Rotationskolbenmaschine als Verdichter ausgebildet, ist der Speicher für das aus dem Arbeitsraum ausgestoßene Arbeitsmedium als Druckluftspeicher ausgebildet. Wird beispielsweise als Arbeitsmedium Luft verwendet und ist die Rotationskolbenmaschine als Expander ausgebildet, ist der Speicher für das aus dem Arbeitsraum ausgelassene Arbeitsmedium als Luftspeicher ausgebildet.

[0019] In einer Ausführungsform der Erfindung weist jeder Flügel des einen Rotors mehrere Dichtungen zur Anlage an der Innenseite der Mantelwand des anderen Rotors in radialer Richtung und zur Anlage an der Scheibe des anderen Rotors in axialer Richtung der Welle auf. Dadurch werden die Spaltverluste minimiert und die Effizienz der Rotationskolbenmaschine gesteigert. Es wird ein schmiermittelfreier Betrieb der Rotationskolbenmaschine durch Verwendung reibungsarmer Werkstoffe ermöglicht.

[0020] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die Dichtungen Dichtelemente und Vorspannelemente, wobei die Vorspannelemente die Dichtelemente gegenüber der abzudichtenden Fläche vorspannen und wobei jeder Flügel mehrere Nuten aufweist, in denen die Dichtungen angeordnet sind. Durch Vorspannen der Dichtelemente wird auch bei geringen Drehzahlen, bei jeder Betriebstemperatur und auch bei verschleißbedingtem Abtrag an der Innenseite der Laufbuchse eine maximale Abdichtung erreicht. Durch die Wahl der Vorspannung kann ein idealer Kompromiss zwischen Verschleiß, Reibungsverlusten und Wirkungsgrad der Rotationskolbenmaschine eingestellt werden. Bevorzugt werden die Dichtelemente aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Ebenfalls bevorzugt sind die Vorspannelemente als Rundschnüre oder O-Ringe ausgebildet. Bevorzugt werden die Rundschnüre aus Methyl-Silikon-Kautschuk (MVQ) hergestellt.

[0021] In einer Ausführungsform der Erfindung sind zwei in axialer Richtung der Welle verlaufende Nuten zur Aufnahme der Dichtungen auf der kreisbogenförmigen Oberseite des Flügels und eine radial verlaufende Nut zur Aufnahme der Dichtung auf einer der Stirnseiten des Flügels angeordnet. Die in den Nuten an der kreisbogenförmigen Oberseite der Flügel positionierten Dichtungen dichten zur Innenseite der Mantelwand des gegenüberliegenden Kolbens hin ab. Die in der Nut an der Stirnseite der Flügel positionierte Dichtung dichtet zur Scheibe des gegenüberliegenden Rotors hin ab. Bevorzugt kann der Flügel auf der kreisbogenförmigen Unterseite eine weitere in axialer Richtung der Welle verlaufende Nut aufweisen. Die in der Nut an der kreisbogenförmigen Unterseite des Flügels optional angeordnete Dichtung dichtet zur Nabe des gegenüberliegenden Rotors hin ab. Die Mantelwand eines Rotors kann auf einer Stirnseite, die in axialer Richtung der Welle von der Scheibe des Rotors abgewandt positioniert ist, ebenfalls eine umlaufende Nut aufweisen. Die in dieser umlaufenden Nut angeordnete Dichtung dichtet bevorzugt zur Mantelwand des gegenüberliegenden Rotors hin ab.

[0022] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Rotationskolbenmaschine einen Entnahmemechanismus, der ausgebildet ist, bei manueller Betätigung eine Entnahme des ersten Gehäusebauteils aus dem Gehäuse zu ermöglichen. Der Entnahmemechanismus ist bevorzugt als Verschraubung der Laufbuchse mit dem dritten Gehäusebauteil sowie als Verschraubung des dritten Gehäusebauteils mit den Abdeckscheiben und Ansaugdeckeln ausgebildet.

[0023] Die zwei Steuerungseinheiten der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine können vorzugsweise folgendermaßen ausgebildet sein:
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind beide Steuerungseinheiten als Getriebe ausgebildet, die jeweils ein mit der Welle fest verbundenes Eingangszahnrad, und einen ersten Wälzkörper mit mindestens einer Stirnradverzahnung umfassen, die mit dem Eingangszahnrad kämmt, wobei das Eingangszahnrad eine über den Umfang des Eingangszahnrads zyklisch variierende Zahnteilung und die Stirnradverzahnung des Wälzkörpers eine konstante Zahnteilung aufweist. Ist die Rotationskolbenmaschine beispielsweise als Verdichter ausgebildet, ermöglicht die Verwendung einer zyklisch variierenden Zahnteilung, dass die aus der Variation der Winkelgeschwindigkeit resultierende Abstandsänderung zwischen den Flügeln geeignet ist, das Arbeitsmedium auf das gewünschte Druckverhältnis zu verdichten und zudem ein zur Erreichung eines hohen Liefergrads ausreichender Kammerwinkel bei Öffnung des Auslasses, also zum Ende der Kompression, vorhanden ist. Unter einem hohen Liefergrad wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung und bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Verdichter das möglichst vollständige Ausschieben des komprimierten Mediums aus dem Arbeitsraum verstanden.

[0024] Ist die Rotationskolbenmaschine beispielsweise als Expander ausgebildet, ermöglicht die Verwendung einer zyklisch variierenden Zahnteilung, dass die aus der Variation der Winkelgeschwindigkeit resultierende Abstandsänderung zwischen den Flügeln geeignet ist, das Arbeitsmedium auf das gewünschte Druckverhältnis zu entspannen und zudem ein zur Erreichung eines hohen Liefergrads ausreichender Kammerwinkel beim Schließen des Einlasses, also zu Beginn der Expansion, vorhanden ist. Unter einem hohen Liefergrad wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung und bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Expander das möglichst vollständige Befüllen des Arbeitsraums verstanden.

[0025] In einer Ausführungsform umfassen die Getriebe weiter jeweils ein auf der Welle drehbar gelagertes Doppelrad mit zwei Zahnrädern und ein mit einem der Rotoren fest verbundenes Ausgangszahnrad, wobei jedes Getriebe weiter einen zweiten Wälzkörper umfasst, wobei der erste Wälzkörper mit dem Eingangszahnrad sowie einem der Zahnräder des Doppelrads kämmt und der zweite Wälzkörper mit dem anderen der Zahnräder des Doppelrads sowie mit dem Ausgangszahnrad kämmt. Das Eingangszahnrad, die beiden Zahnräder des Doppelrads sowie das Ausgangszahnrad definieren jeweils eine Stufe des Getriebes. Folglich ist das Getriebe vierstufig ausgeführt. Die Kraftübertragung zwischen dem Eingangszahnrad, dem Doppelrad sowie dem Ausgangszahnrad findet durch die Wälzkörper statt.

[0026] In einer weiteren Ausführungsform umfasst jedes Getriebe weiter mehrere erste Wälzkörper und mehrere zweite Wälzkörper, wobei die ersten Wälzkörper jeweils mit dem Eingangszahnrad sowie einem der Zahnräder des Doppelrads kämmen und die zweiten Wälzkörper jeweils mit dem anderen der Zahnräder des Doppelrads sowie auf dem Ausgangszahnrad kämmen. Durch die Verwendung mehrerer erster Wälzkörper und mehrerer zweiter Wälzkörper verringert sich die Zahnbelastung.

[0027] In einer Ausführungsform weisen die zwei Zahnräder des Doppelrads und das Ausgangszahnrad jedes Getriebes jeweils eine über den Umfang der Zahnräder des Doppelrads und den Umfang des Ausgangsrads zyklisch variierende Zahnteilung und der erste Wälzkörper und der zweite Wälzkörper jeweils eine konstante Zahnteilung auf. Bevorzugt ist das Getriebe vierstufig ausgeführt, weist also vier spezialverzahnte Zahnräder auf.

[0028] In einer weiteren Ausführungsform hat die zyklisch variierende Zahnteilung des Eingangszahnrads, der Zahnräder des Doppelrads und/oder des Ausgangszahnrads einen Minimalwert und einen Maximalwert, wobei das Eingangszahnrad, die Zahnräder des Doppelrads und/oder das Ausgangszahnrad derart ausgebildet sind, dass sich die Zahnteilung ausgehend von dem Minimalwert zu dem Maximalwert der Zahnteilung innerhalb eines ersten Winkels von 45° in Umfangsrichtung des jeweiligen Zahnrads verändert und sich von dem Maximalwert zu dem Minimalwert der Zahnteilung innerhalb eines sich an den ersten Winkel anschließenden zweiten Winkels von 45° in Umfangsrichtung des jeweiligen Zahnrads verändert und sich die Zahnteilung von dem Minimalwert zu dem Maximalwert und zurück zu dem Minimalwert innerhalb eines Winkels von 90° verändert. Somit laufen bei einer Umdrehung der Welle und damit auch des Rotors (Übersetzung des Getriebes ≈ 1) vier komplette Arbeitsspiele ab. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einem Arbeitsspiel im Falle eines Verdichters die Arbeitsschritte Ansaugen, Verdichten und Ausschieben verstanden. Bei einem Expander umfasst ein Arbeitsspiel die Arbeitsschritte Einströmen, Expandieren und Ausschieben. Dementsprechend weist das Gehäuse jeweils vier Ein- und Auslässe auf. Bei acht Kammern zwischen den einzelnen Flügeln der Rotoren ergeben sich somit 32 Kompressions- und Expansionsvorgänge pro Umdrehung der Welle bzw. der Rotoren. Optional kann zwischen Getriebe und Rotor eine Übersetzungsstufe vorgesehen sein, die die Bewegung des Ausgangszahnrads mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis an den Rotor weitergibt. Bevorzugt wird das Übersetzungsverhältnis an die Anzahl der Flügel pro Rotor angepasst. Die Abbildung eines Arbeitsspiels über den gesamten Umfang eines Zahnrads mit variierender Zahnteilung bietet die Möglichkeit zu "höherer Auflösung" der Verzahnung, also mehr Zwischenstufen zwischen geringster und größter Zahnteilung. Dies sorgt für ein präziseren, geräuschärmeren Lauf und weniger Verschleiß.

[0029] In einer Ausführungsform sind das Ausgangszahnrad relativ zu den Zahnrädern des Doppelrads und die Zahnräder des Doppelrads relativ zu dem Eingangszahnrad um einen Winkel von 45° versetzt angeordnet sind. Mithilfe der Wälzkörper wird die Kraft aus einem Bereich hoher Zahnteilung in einen Bereich geringer Zahnteilung übertragen und umgekehrt. Hierdurch verstärkt jede Getriebestufe die Amplitude der oszillierenden Winkelgeschwindigkeit am Rotor.

[0030] In einer weiteren Ausführungsform umfassen der erste Wälzkörper und der zweite Wälzkörper jeweils zwei Stirnradverzahnungen und jeweils zwei einander abgewandte Stirnflächen, wobei die Stirnradverzahnungen jedes Wälzkörpers sich zu den Stirnflächen hin kegelförmig verjüngend ausgebildet sind. Bevorzugt weist auch jedes Zahnrad mit zyklisch variierender Zahnteilung zwei Stirnflächen auf, wobei die Verzahnungen der Zahnräder mit zyklisch variierender Zahnteilung sich zu einer der Stirnflächen hin kegelförmig verjüngend ausgebildet sind. Die Verzahnungen der Zahnräder mit zyklisch variierender Zahnteilung sind zudem derart geschliffen, dass der Eingriffspunkt in die Standardverzahnung der Wälzkörper während der Drehung axial, d.h. in Längsrichtung der Welle, auf der Verzahnung der Standardverzahnung hin- und herwandert.

[0031] In einer Ausführungsform sind die Eingangszahnräder der beiden Getriebe relativ zueinander um einen Winkel von 45° um die Welle versetzt zueinander angeordnet. Diese Anordnung gewährleistet, dass wenn durch Drehen der Hauptwelle ein Rotor beschleunigt wird, der andere zeitgleich verzögert wird.

[0032] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind beide Steuerungseinheiten als Getriebe ausgebildet, die jeweils mindestens ein exzentrisch gelagertes Zahnradpaar mit einem ersten angetriebenen Zahnrad und einem zweiten getriebenen Zahnrad, die permanent miteinander kämmen, aufweisen, wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad um die gleiche Exzentrizität in eine Richtung versetzt gelagert sind. Bevorzugt weisen die Zahnräder eine herkömmliche Stirnradverzahnung auf. Während der Rotation variiert für beide Zahnräder der Wälzkreishalbmesser und somit der pro Zahneingriff zurückgelegte Winkel. Je größer der momentane Wälzkreishalbmesser bei einem Zahnrad ist, desto geringer ist er beim Gegenstück. Je höher also die momentane Winkelgeschwindigkeit bei einem Zahnrad, desto niedriger ist sie bei dem anderen Zahnrad. Wird nun eins der beiden Zahnräder mit einer konstanten Eingangswinkelgeschwindigkeit bzw. -drehzahl angetrieben, ergibt sich für das andere der beiden Zahnräder eine oszillierende Winkelgeschwindigkeit. Ist die Rotationskolbenmaschine beispielsweise als Verdichter ausgebildet, ermöglicht die Verwendung eines exzentrisch gelagerten Zahnradpaars, dass die aus der Variation der Winkelgeschwindigkeit resultierende Abstandsänderung zwischen den Flügeln geeignet ist, das Arbeitsmedium auf das gewünschte Druckverhältnis zu verdichten und zudem ein zur Erreichung eines hohen Liefergrads ausreichender Kammerwinkel bei Öffnung des Auslasses, also zum Ende der Kompression, vorhanden ist. Unter einem hohen Liefergrad wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung und bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Verdichter das möglichst vollständige Ausschieben des komprimierten Mediums aus dem Arbeitsraum verstanden.

[0033] Ist die Rotationskolbenmaschine beispielsweise als Expander ausgebildet, ermöglicht die Verwendung eines exzentrisch gelagerten Zahnradpaars, dass die aus der Variation der Winkelgeschwindigkeit resultierende Abstandsänderung zwischen den Flügeln geeignet ist, das Arbeitsmedium auf das gewünschte Druckverhältnis zu entspannen und zudem ein zur Erreichung eines hohen Liefergrads ausreichender Kammerwinkel beim Schließen des Einlasses, also zu Beginn der Expansion, vorhanden ist. Unter einem hohen Liefergrad wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung und bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Expander das möglichst vollständige Befüllen des Arbeitsraums verstanden.

[0034] Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von Zahnrädern mit herkömmlicher Stirnradverzahnung geringe Herstellungskosten und ein gutes, geräusch- und verschleißarmes Abwälzen der Zahnräder

[0035] In einer Ausführungsform weist jedes Getriebe drei exzentrisch gelagerte Zahnradpaare mit gleicher Exzentrizität auf, wobei das erste Zahnrad des ersten Zahnradpaars als ein mit der Welle fest verbundenes Eingangszahnrad ausgebildet ist, wobei das zweite Zahnrad des ersten Zahnradpaars mit dem ersten Zahnrad des zweiten Zahnradpaars und das zweite Zahnrad des zweiten Zahnradpaars mit dem ersten Zahnrad des dritten Zahnradpaars starr verbunden und als Doppelrad ausgebildet sind. Bevorzugt ist das Getriebe dreistufig ausgeführt.

[0036] In einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Zahnrad des ersten Zahnradpaars relativ zu dem ersten Zahnrad des zweiten Zahnradpaars und das zweite Zahnrad des zweiten Zahnradpaars relativ zu dem ersten Zahnrad des dritten Zahnradpaars um 180° versetzt angeordnet, so dass die starr miteinander verbundenen Zahnräder um die vom Betrag her gleiche Exzentrizität in entgegengesetzte Richtungen versetzt gelagert sind. Die starr miteinander verbundenen Zahnräder bilden eine Doppelradverbindung, mittels der die Kraft aus einem Bereich mit geringem Wälzkreishalbmesser in einen Bereich mit hohem Wälzkreishalbmesser übertragen wird und umgekehrt. Hierdurch verstärkt jede Getriebestufe die Amplitude der oszillierenden Winkelgeschwindigkeit am Rotor.

[0037] In einer Ausführungsform ist dem mindestens einen exzentrisch gelagerten Zahnradpaar eine Übersetzungsstufe nachgeschaltet. Wird das erste angetriebene Zahnrad des exzentrisch gelagerten Zahnradpaars mit einer konstanten Drehzahl angetrieben, weist das zweite getriebene Zahnrad des exzentrisch gelagerten Zahnradpaars eine oszillierende Winkelgeschwindigkeit auf. Mit anderen Worten: Die Übersetzung zwischen der Bewegung des ersten angetriebenen Zahnrads und der Bewegung des zweiten getriebenen Zahnrads verändert sich ebenfalls oszillierend. Der Übergang von geringer zu hoher Übersetzung vollzieht sich auf einem Zahnradausschnitt von 180°, ein gesamtes Arbeitsspiel wird also bei einer vollen Umdrehung des Zahnrads bzw. der Eingangswelle realisiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einem Arbeitsspiel im Falle eines Verdichters die Arbeitsschritte Ansaugen, Verdichten und Ausschieben verstanden. Bei einem Expander umfasst ein Arbeitsspiel die Arbeitsschritte Einströmen, Expandieren und Ausschieben. Umfasst die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine vier Flügel pro Rotor werden je vier Ein- und Auslässe vorgesehen. In diesem Fall ist es notwendig, dass bei einer Umdrehung der Welle und damit auch des Rotors (Übersetzung des Getriebes ≈ 1) vier komplette Arbeitsspiele ablaufen. Dementsprechend ist dem Exzentergetriebe bevorzugt eine zweistufige Übersetzung von 4,0 nachgeschaltet. Mithilfe der Übersetzungsstufe ist es also möglich, die oszillierenden Winkelgeschwindigkeiten des getriebenen zweiten Zahnrads des mindestens einen Zahnradpaars an die entsprechende Anzahl der verwendeten Flügel pro Rotor anzupassen.

[0038] In einer weiteren Ausführungsform sind die Eingangszahnräder der beiden Getriebe relativ zueinander um einen Winkel von 180° um die Welle versetzt zueinander angeordnet, so dass die Eingangszahnräder der beiden Getriebe um die vom Betrag her gleiche Exzentrizität in entgegengesetzte Richtungen versetzt gelagert sind. Diese Anordnung gewährleistet, dass wenn durch Drehen der Hauptwelle ein Rotor beschleunigt wird, der andere zeitgleich verzögert wird.

[0039] Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung sind beide Steuerungseinheiten als Elektromotoren ausgebildet, die mit jeweils einem der Rotoren verbunden sind. Die Verwendung von Elektromotoren zum Antrieb der Rotoren ermöglicht eine größtmögliche Variabilität in der Kinematik der Rotoren ohne Änderung der Rotationskolbenmaschine. Eine für den jeweiligen Anwendungszweck ideale Kinematik kann so durch Änderung der Steuerung der Elektromotoren erreicht werden. Durch Variation der Kinematik können unterschiedliche Kennlinien und Leistungsklassen gefahren werden. Es ist somit beispielsweise möglich, mit derselben Maschine besonders hohe Druckverhältnisse oder besonders hohe Volumenströme oder ein gewünschtes Verhältnis zwischen den beiden zu erzeugen. Es werden jegliche mechanischen Verluste gegenüber einem mechanischen Getriebe vermieden. Bevorzugt umfasst die Rotationskolbenmaschine gemäß dem vorliegenden Aspekt keine Welle, die in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist, wobei beide Rotoren auf der Welle drehbar gelagert sind. Bevorzugt sind die Rotoren jeweils in den Gehäusedeckeln drehbar gelagert.

[0040] In einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Elektromotoren mit einem Steuergerät verbunden. Dies ermöglicht die Steuerung beider Elektromotoren in Abhängigkeit voneinander. Dadurch können die Bewegungen der beiden Rotoren ideal aufeinander abgestimmt werden.

[0041] In einer Ausführungsform sind die Elektromotoren über eine drehsteife Kupplung mit jeweils einem der Rotoren verbunden. Bevorzugt ist die drehsteife Kupplung in Umfangsrichtung verdrehsteif und in Axial- und Radialrichtung ausgleichend ausgebildet. Drehwinkel und Drehmoment werden damit ohne Phasenversatz durch die Kupplung geleitet. Der Wellenversatz wird durch die Konstruktion der Kupplung ausgeglichen.

[0042] Die Erfindung wird nun anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben, in denen:

Figur 1

eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine,

Figur 2

eine Schnittansicht der Rotationskolbenmaschine aus Figur 1,

Figur 3

eine Explosionsdarstellung der Rotationskolbenmaschine aus Figur 1,

Figur 4a

eine perspektivische Darstellung eines Rotors, und

Figur 4b

eine Detailansicht des Details A aus Figur 4a zeigt.

[0043] Fig. 1 zeigt eine als Rotationskammerverdichter 1 ausgebildete Rotationskolbenmaschine. Der Rotationskammerverdichter 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit zwei Einlässen 3 und einem Auslass 4 zum Einlassen und Auslassen eines Arbeitsmediums. Als Arbeitsmedium wird beispielsweise ein Fluid, insbesondere Luft, verwendet. Das Gehäuse 2 umfasst eine Welle 5, die in dem Gehäuse 2 drehbar angeordnet ist.

[0044] Der Rotationskammerverdichter 1 umfasst weiter zwei Steuerungseinheiten 6, die seitlich an dem Gehäuse 2 befestigt sind und über die Welle 5 angetrieben werden können. Die Steuerungseinheiten 6 sind bevorzugt als Exzentergetriebe ausgebildet.

[0045] In den Figuren 2 und 3 ist der Rotationskammerverdichter 1 im Detail dargestellt.

[0046] Das Gehäuse 2 umfasst ein als hohlzylindrische Laufbuchse 7 ausgebildetes erstes Gehäusebauteil mit einer Innenwandung 8 und zwei einander gegenüberliegenden offenen Enden 9. Die Innenwandung 8 und die Welle 5 sind konzentrisch angeordnet. Die Laufbuchse 7 begrenzt einen Arbeitsraum 10 vollumfänglich. Die Laufbuchse 7 umfasst Öffnungen 11 zum Auslassen, insbesondere zum Ausstoßen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum 10, die mit dem Auslass 4 des Gehäuses 2 zum Auslassen des Arbeitsmediums fluidtechnisch verbunden sind.

[0047] Die Laufbuchse 7 weist eine erste Serie 12 von Öffnungen und eine zweite Serie 13 von Öffnungen auf. Jede Serie 12, 13 von Öffnungen umfasst vier Öffnungen 11 zum Auslassen, insbesondere zum Ausstoßen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum 10. Die Öffnungen 11 der ersten Serie 12 von Öffnungen sind umlaufend in gleichbleibenden Winkelabständen α von 90° voneinander beabstandet angeordnet. Die Öffnungen 11 der zweiten Serie 13 von Öffnungen sind umlaufend in gleichbleibenden Winkelabständen β von 90° voneinander beabstandet angeordnet. Die Öffnungen 11 der ersten Serie 12 von Öffnungen sind relative zu den Öffnungen 11 der zweiten Serie 13 von Öffnungen, projiziert in eine erste Ebene (E₁), die sich quer zu der axialen Richtung der Welle 5 erstreckt, umlaufend um einen gleichbleibenden Winkelabstand γ von 0° bis 22°, bevorzugt von 0° bis 10°, besonders bevorzugt von 5° voneinander beabstandet angeordnet. Die erste Ebene E₁ ist derart quer zur Welle (5) angeordnet, dass die Welle (5) und die Ebene (E₁) einen Winkel von 90° einschließen. In Fig. 3 erstreckt sich die Ebene (E₁) beispielhaft durch die Öffnungen 11 der zweiten Serie 13 von Öffnungen.

[0048] Das Gehäuse 2 umfasst weiter zweite Gehäusebauteile, die als Abdeckscheiben 14 ausgebildet sind. Die Abdeckscheiben 14 sind entlang der Welle 5 einander gegenüberliegend angeordnet und decken jeweils eines der offenen Enden 9 der Laufbuchse 7 ab. Entsprechend begrenzen die Abdeckscheiben 14 den Arbeitsraum 10 jeweils in axialer Richtung der Welle 5. Die Abdeckscheiben 14 weisen Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum 10 auf. Die Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums einer Abdeckscheibe 14 sind mit einem der Einlässe 3 des Gehäuses 2 fluidtechnisch verbunden. Die Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums der anderen Abdeckscheibe 14 sind mit dem anderen der Einlässe 3 des Gehäuses 2 fluidtechnisch verbunden.

[0049] Die Abdeckscheiben 14 umfassen jeweils vier Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum 10, wobei die Öffnungen 15 jeweils in gleichbleibenden Winkelabständen δ von 90° auf den Abdeckscheiben 14 voneinander beabstandet umlaufend angeordnet sind. Die Abdeckscheiben 14 sind konzentrisch und relativ zueinander derart angeordnet, dass die Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums der einen Abdeckscheibe 14 relativ zu den Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums der anderen Abdeckscheibe 14, projiziert in eine zweiten Ebene E₂, die sich quer zu der axialen Richtung der Welle 5 erstreckt, umlaufend um einen Winkelabstand ε von 0° bis 20°, bevorzugt von 0° bis 10°, besonders bevorzugt von 5° voneinander beabstandet angeordnet sind. In Fig. 3 sind beispielhaft pro Abdeckscheibe 14 jeweils eine zweite Ebene E₂ dargestellt, die sich jeweils durch die Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Abdeckscheiben 14 erstrecken. Die Projektion der Öffnungen 15 in der in Fig. 3 linken Abdeckscheibe 14 ist in der in Fig. 3 rechten Ebene E₂ der rechten Abdeckscheibe 14 dargestellt. Die erste Ebene E₁ und die zweiten Ebenen E₂ sind parallel angeordnet. Es ist ebenfalls denkbar das die erste Ebene E₁ und die zweiten Ebenen E₂ zusammenfallen.

[0050] Das Gehäuse 2 umfasst weiter ein drittes Gehäusebauteil 16 mit dem Auslass 4 zum Auslassen des Arbeitsmediums. Das dritte Gehäusebauteil 16 umgibt die Laufbuchse 7 vollumfänglich. Das dritte Gehäusebauteil 16 bildet einen Speicher für das aus dem Arbeitsraum 10 ausgestoßene Arbeitsmedium.

[0051] Das Gehäuse weist weiter zwei Ansaugdeckel 17 auf, die in axialer Richtung der Welle 5 jeweils an eine der Abdeckscheiben 14 angrenzen und mit diesen verbunden sind. Jeder Ansaugdeckel 17 weist einen der Einlässe 3 zum Einlassen des Arbeitsmediums auf. Die Ansaugdeckel 17 bilden jeweils einen Speicher für das anzusaugende Arbeitsmedium.

[0052] Der Rotationskammerverdichter 1 umfasst weiter einen Entnahmemechanismus 18, der ausgebildet ist, bei manueller Betätigung eine Entnahme der Laufbuchse 7 aus dem Gehäuse 2 zu ermöglichen. Der Entnahmemechanismus 18 ist bevorzugt als Verschraubung der Laufbuchse 7 mit den Abdeckscheiben 14 sowie als Verschraubung des dritten Gehäusebauteils 16 mit den Abdeckscheiben 14 und den Ansaugdeckeln 17 ausgebildet.

[0053] Der Rotationskammerverdichter 1 umfasst weiter zwei konzentrisch auf der Welle 5 drehbar angeordnete Rotoren 19 mit jeweils mehreren kreissektorförmigen Flügeln 20. Die Rotoren 19 sind einander gegenüberliegend angeordnet und greifen derart ineinander, dass ein Flügel 20 des einen Rotors 19 zwischen zwei Flügel 20 des anderen Rotors 19 positioniert ist. Die Rotoren 19 sind entlang der Innenwandung 8 der Laufbuchse 7 bewegbar.

[0054] Jeder Rotor 19 weist eine Scheibe 21, mit der die mehreren Flügel 20 verbunden sind, eine Nabe 22 zur Lagerung des Rotors 19 auf der Welle 5 und eine Mantelwand 23 auf, die die Flügel 20 in Umfangsrichtung der Scheibe 21 umgibt. Die Scheibe 21 weist als Ansaugöffnungen 24 ausgebildete Eingangsöffnungen zum Einlassen, insbesondere zum Ansaugen des Arbeitsmediums durch die Öffnungen 15 in den Abdeckscheiben 14 auf. Die Mantelwand 23 weist als Ausstoßöffnungen 25 ausgebildete Ausgangsöffnungen zum Auslassen, insbesondere zum Ausstoßen des Arbeitsmediums durch die Öffnungen 11 in der Laufbuchse 7 auf.

[0055] Die Steuerungseinheiten 6 sind jeweils ausgebildet, die Winkelgeschwindigkeit jeweils einer der Rotoren 19 derart zu steuern, dass die Flügel 20 beider Rotoren 19 mit zyklisch verändernden Winkelgeschwindigkeiten in dem Arbeitsraum 10 in dem Gehäuse 2 rotieren und sich Abstände zweier aufeinanderfolgender Flügel 20 in Rotationsrichtung R der Flügel 20 zyklisch ändern. Zwischen zwei in Rotationsrichtung R aufeinanderfolgenden Flügeln 20 ist eine Arbeitskammer ausgebildet, deren Volumen durch die sich verändernden Winkelgeschwindigkeiten der beiden Rotoren 19 schwankt. Bevorzugt vergrößert sich das Volumen der Arbeitskammer bis zu seinem Maximum in einem Bereich, in dem eine der Öffnungen 15 zum Einlassen des Arbeitsmediums in einer der Abdeckscheiben 14 mit der entsprechenden Ansaugöffnung 24 in der Scheibe 21 des Rotors 19 überlappt, um das Arbeitsmedium anzusaugen. Anschließend verringert sich das Volumen der Arbeitskammer bevorzugt in Richtung einer der entsprechenden Öffnungen 11 zum Ausstoßen des Arbeitsmediums aus einer der beiden Serien von Öffnungen in der Laufbuchse 7, um das Arbeitsmedium zu verdichten und danach auszustoßen, wenn eine der Ausstoßöffnungen 25 in der Mantelwand 23 des Rotors 19 mit einer entsprechenden Öffnung 11 zum Ausstoßen des Arbeitsmediums in der Laufbuchse 7 überlappt.

[0056] Die Flügel 20 weisen eine Flügelbreite B_F auf und erstrecken sich von der Scheibe 21 in axialer Richtung der Welle 5 bis zu ihrer Flügelbreite B_F hin. Die Mantelwand 23 erstreckt sich von der Scheibe 21 in axialer Richtung der Welle 5 bis zur Hälfte der Flügelbreite B_F.

[0057] Wie in Fig. 4a gezeigt ist, weist jeder Flügel 20 eine kreisbogenförmige Oberseite 26 die radial von der Welle 5 abgewandt ist, zwei Seitenflächen 27, die quer zur Rotationsrichtung R der Flügel 20 angeordnet sind und radial von der Welle 5 in Richtung der kreisbogenförmige Oberseite 26 verlaufen, sowie eine Stirnseite 28 auf, die den Flügel 20 in axialer Richtung der Welle 5 begrenzt.

[0058] Die kreisbogenförmige Oberseite 26 der Flügel 20 weist einen Außendurchmesser D_a auf und die Mantelwand 23 einen Innendurchmesser D_i. Der Außendurchmesser D_a der kreisbogenförmige Oberseite 26 der Flügel 20 ist kleiner als der Innendurchmesser D_i der Mantelwand 23, so dass die Flügel des einen Rotors 19 unter die Mantelwand 23 des anderen Rotors 19 schiebbar sind und dichtend an einer Innenseite 29 der Mantelwand 23 sowie an einer Innenseite 30 der Scheibe 21 des anderen Rotors 19 entlang bewegbar sind. Die Mantelwände 23 der beiden Rotoren 19 stoßen in axialer Richtung der Welle 5 dichtend aneinander.

[0059] Wie in den Figuren 4a und 4b gezeigt, weist jeder Flügel 20 der Rotoren 19 mehrere Dichtungen 31 zur Anlage an der Innenseite 29 der Mantelwand 23 des gegenüberliegenden Rotors 19 in radialer Richtung und zur Anlage an der Innenseite 30 der Scheibe 21 des gegenüberliegenden Rotors 19 in axialer Richtung der Welle 5 auf. Die Dichtungen 31 umfassen Dichtelemente 32 und Vorspannelemente 33, wobei die Vorspannelemente 33 die Dichtelemente 32 gegenüber der abzudichtenden Fläche vorspannen.

[0060] Jeder Flügel 20 weist mehrere Nuten 34 auf, in denen die Dichtungen 31 angeordnet sind. Zwei in axialer Richtung der Welle 5 verlaufende Nuten 34 zur Aufnahme der Dichtungen 31 sind auf der kreisbogenförmigen Oberseite 26 des Flügels 20 und eine radial verlaufende Nut 34 zur Aufnahme der Dichtung 31 ist auf einer der Stirnseiten 28 des Flügels 20 angeordnet. Eine weitere Nut 34 befindet sich auf der Stirnseite 28 der Mantelwand 23, die abgewandt zu der Scheibe 21 des Rotors 19 in axialer Richtung der Welle 5 positioniert ist.

[0061] Optional kann die in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4b beschriebene und in den Ansprüchen 1 bis 15 definierte Rotationskolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer anhand der folgenden Paragraphen beschrieben Rotationskolbenmaschine kombiniert werden:

Paragraph 1: Rotationskolbenmaschine umfassend ein Gehäuse mit mindestens einem Einlass und einem Auslass zum Einlassen und Auslassen eines Arbeitsmediums in oder aus einem Arbeitsraum,

zwei konzentrisch im Gehäuse drehbar angeordnete Rotoren mit jeweils mehreren kreissektorförmigen Flügeln, wobei die Rotoren einander gegenüberliegend angeordnet sind und derart ineinandergreifen, dass ein Flügel des einen Rotors zwischen zwei Flügeln des anderen Rotors 13 positioniert ist, und

zwei Steuerungseinheiten, die jeweils ausgebildet sind, die Winkelgeschwindigkeit jeweils eines der Rotoren derart zu steuern, dass die Flügel beider Rotoren mit sich zyklisch verändernden Winkelgeschwindigkeiten in dem Arbeitsraum in dem Gehäuse rotieren und sich die Abstände zweier aufeinanderfolgender Flügel in Rotationsrichtung der Flügel zyklisch ändern.

Paragraph 2: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden aufeinanderfolgenden Flügel in Rotationsrichtung derselben einen Kammerwinkel einschließen und dass die Steuerungseinheiten jeweils ausgebildet sind, die Winkelgeschwindigkeit jeweils einer der Rotoren derart zu steuern, dass ein Schließen eines Auslasses des mindesten einen Auslasses durch einen Flügel der beiden aufeinanderfolgenden Flügel bei einem geringsten Kammerwinkel und ein Schließen eines Einlasses des mindestens einen Einlasses durch einen Flügel der beiden aufeinanderfolgenden Flügel bei einem größten Kammerwinkel auftritt

Paragraph 3: Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Paragraphen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskolbenmaschine weiter eine Welle umfasst, die in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist, wobei beide Rotoren auf der Welle drehbar gelagert sind.

Paragraph 4: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Steuerungseinheiten als Getriebe ausgebildet sind, die jeweils ein mit der Welle fest verbundenes Eingangszahnrad, und einen ersten Wälzkörper mit mindestens einer Stirnradverzahnung umfassen, die mit dem Eingangszahnrad kämmt, wobei das Eingangszahnrad eine über den Umfang des Eingangszahnrads zyklisch variierende Zahnteilung und die Stirnradverzahnung des Wälzkörpers eine konstante Zahnteilung aufweist.

Paragraph 5: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe weiter jeweils ein auf der Welle drehbar gelagertes Doppelrad mit zwei Zahnrädern und ein mit einem der Rotoren fest verbundenes Ausgangszahnrad umfassen, wobei jedes Getriebe weiter einen zweiten Wälzkörper umfasst, wobei der erste Wälzkörper mit dem Eingangszahnrad sowie einem der Zahnräder des Doppelrads kämmt und wobei der zweite Wälzkörper jeweils mit dem anderen der Zahnräder des Doppelrads sowie mit dem Ausgangszahnrad kämmt.

Paragraph 6: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Getriebe weiter mehrere erste Wälzkörper und mehrere zweite Wälzkörper umfasst, wobei die ersten Wälzkörper jeweils mit dem Eingangszahnrad sowie einem der Zahnräder des Doppelrads kämmen und wobei die zweiten Wälzkörper jeweils mit dem anderen der Zahnräder des Doppelrads sowie auf dem Ausgangszahnrad kämmen.

Paragraph 7: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Zahnräder des Doppelrads und das Ausgangszahnrad jedes Getriebes jeweils eine über den Umfang der Zahnräder des Doppelrads und den Umfang des Ausgangsrads zyklisch variierende Zahnteilung und der erste Wälzkörper und der zweite Wälzkörper jeweils eine konstante Zahnteilung aufweisen.

Paragraph 8: Rotationskolbenmaschine nach einem der Paragraphen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklisch variierende Zahnteilung des Eingangszahnrads, der Zahnräder des Doppelrads und/oder des Ausgangszahnrads einen Minimalwert und einen Maximalwert hat, dass das Eingangszahnrad, die Zahnräder des Doppelrads und/oder das Ausgangszahnrad derart ausgebildet sind, dass sich die Zahnteilung ausgehend von dem Minimalwert zu dem Maximalwert der Zahnteilung innerhalb eines ersten Winkels α von 45° in Umfangsrichtung des jeweiligen Zahnrads verändert und von dem Maximalwert zu dem Minimalwert der Zahnteilung innerhalb eines sich an den ersten Winkel α anschließenden zweiten Winkels β von 45° in Umfangsrichtung des jeweiligen Zahnrads verändert und sich die Zahnteilung von dem Minimalwert zu dem Maximalwert und zurück zu dem Minimalwert innerhalb eines dritten Winkels γ von 90° verändert.

Paragraph 9: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangszahnrad relativ zu einem der Zahnräder des Doppelrads und das andere Zahnrad des Doppelrads relativ zu dem Eingangszahnrad sowie die beiden Zahnräder des Doppelrads 11 relativ zueinander um einen Winkel von 45° um die Welle versetzt angeordnet sind.

Paragraph 10: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wälzkörper und der zweite Wälzkörper jeweils zwei Stirnradverzahnungen und jeweils zwei einander abgewandte Stirnflächen umfassen, wobei die Stirnradverzahnungen jedes Wälzkörpers sich zu den Stirnflächen hin kegelförmig verjüngend ausgebildet sind.

Paragraph 11: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangszahnräder der beiden Getriebe relativ zueinander um einen Winkel von 45° um die Welle versetzt zueinander angeordnet sind.

Paragraph 12: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Steuerungseinheiten als Getriebe ausgebildet sind, die jeweils mindestens ein exzentrisch gelagertes Zahnradpaar mit einem ersten angetriebenen Zahnrad und ein zweiten getriebenen Zahnrad, die permanent miteinander kämmen, aufweisen, wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad um die gleiche Exzentrizität e in eine Richtung versetzt gelagert sind.

Paragraph 13: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Getriebe drei exzentrisch gelagerte Zahnradpaare mit gleicher Exzentrizität e aufweist, wobei das erste Zahnrad des ersten Zahnradpaars als ein mit der Welle fest verbundenes Eingangszahnrad ausgebildet ist, wobei das zweite Zahnrad des ersten Zahnradpaars mit dem ersten Zahnrad des zweiten Zahnradpaars und das zweite Zahnrad des zweiten Zahnradpaars mit dem ersten Zahnrad des dritten Zahnradpaars starr verbunden und als Doppelrad ausgebildet sind.

Paragraph 14: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad des ersten Zahnradpaars relativ zu dem ersten Zahnrad des zweiten Zahnradpaars und das zweite Zahnrad des zweiten Zahnradpaars relativ zu dem ersten Zahnrad des dritten Zahnradpaars um 180° versetzt angeordnet ist, so dass die starr miteinander verbundenen Zahnräder um die vom Betrag her gleiche Exzentrizität e in entgegengesetzte Richtungen versetzt gelagert sind.

Paragraph 15: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Zahnradpaar eine Übersetzungsstufe nachgeschaltet ist.

Paragraph 16: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangszahnräder der beiden Getriebe relativ zueinander um einen Winkel von 180° um die Welle versetzt angeordnet sind, so dass die Eingangszahnräder der beiden Getriebe um die vom Betrag her gleiche Exzentrizität e in entgegengesetzte Richtungen versetzt gelagert sind.

Paragraph 17: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Steuerungseinheiten als Elektromotoren ausgebildet sind, die mit jeweils einem der Rotoren verbunden sind.

Paragraph 18: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektromotoren mit einem Steuergerät verbunden sind.

Paragraph 19: Rotationskolbenmaschine nach Paragraph 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren über eine drehsteife Kupplung mit jeweils einem der Rotoren verbunden sind.

Bezugszeichenliste

[0062] 

1

Rotationskammerverdichter

2

Gehäuse

3

Einlass (Gehäuse)

4

Auslass (Gehäuse)

5

Welle

6

Steuerungseinheiten (Exzentergetriebe)

7

Laufbuchse (erstes Gehäusebauteil)

8

Innenwandung (Laufbuchse)

9

Enden (Laufbuchse)

10

Arbeitsraum

11

Öffnungen zum Auslassen des Arbeitsmediums (Laufbuchse)

12

Erste Serie (Öffnungen)

13

Zweite Serie (Öffnungen)

α

Winkelabstand erste Serie

β

Winkelabstand zweite Serie

E₁

erste Ebene

y

Winkelabstand erste zu zweite Serie

14

Abdeckscheibe (zweite Gehäusebauteile)

15

Öffnungen zum Einlassen des Arbeitsmediums (Abdeckscheibe)

δ

Winkelabstand (Öffnungen zum Einlassen der Abdeckscheiben)

E₂

zweite Ebene

ε

Winkelabstand (erste und zweite Abdeckscheibe)

16

Druckluftsammler (drittes Gehäusebauteil)

17

Einlassdeckel

18

Entnahmemechanismus (Laufbuchse)

19

Rotoren

20

Flügeln

R

Rotationsrichtung

21

Scheibe (Rotor)

22

Nabe (Rotor)

23

Mantelwand (Rotor)

24

Ansaugöffnungen/Eingangsöffnungen (Scheibe)

25

Ausstoßöffnungen/Ausgangsöffnungen (Mantelwand)

B_F

Flügelbreite

26

kreisbogenförmige Oberseite (Flügel)

27

Seitenflächen (Flügel)

28

Stirnseite (Flügel)

D_a

Außendurchmesser Oberseite (Flügel)

D_i

Innendurchmesser Oberseite (Flügel)

29

Innenseite (Mantelwand)

30

Innenseite (Scheibe)

31

Dichtungen (Rotoren)

32

Dichtelemente

33

Vorspannelemente

34

Nuten (Flügel)

Ansprüche

1. Rotationskolbenmaschine umfassend

ein Gehäuse (2) mit mindestens einem Einlass (3) und einem Auslass (4) zum Einlassen und Auslassen eines Arbeitsmediums,

eine Welle (5), die in dem Gehäuse (2) drehbar angeordnet ist,

zwei konzentrisch auf der Welle (5) drehbar angeordnete Rotoren (19) mit jeweils mehreren kreissektorförmigen Flügeln (20), wobei die Rotoren (19) einander gegenüberliegend angeordnet sind und derart ineinandergreifen, dass ein Flügel (20) des einen Rotors (19) zwischen zwei Flügeln (20) des anderen Rotors (19) positioniert ist, und

zwei Steuerungseinheiten (6), die jeweils ausgebildet sind, die Winkelgeschwindigkeit jeweils einer der Rotoren (19) derart zu steuern, dass die Flügel (20) beider Rotoren (19) mit sich zyklisch verändernden Winkelgeschwindigkeiten in einem Arbeitsraum (10) in dem Gehäuse (2) rotieren und sich die Abstände zweier aufeinanderfolgender Flügel (20) in Rotationsrichtung (R) der Flügel (20) zyklisch ändern,

wobei das Gehäuse (2) ein erstes Gehäusebauteil (7) mit einer Innenwandung (8) aufweist, an der die Rotoren (19) entlang bewegbar sind, wobei die Innenwandung (8) und die Welle (5) konzentrisch angeordnet sind und das erste Gehäusebauteil (7) den Arbeitsraum (10) vollumfänglich begrenzt,

wobei das Gehäuse (2) zweite Gehäusebauteile (14) umfasst, die entlang der Welle (5) einander gegenüberliegend angeordnet sind und den Arbeitsraum (10) jeweils in axialer Richtung der Welle (5) begrenzen,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Gehäusebauteil (7) Öffnungen (11) zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum (10) umfasst, die mit dem Auslass (4) des Gehäuses (2) zum Auslassen des Arbeitsmediums fluidtechnisch verbunden sind und

dass die zweiten Gehäusebauteile (14) Öffnungen (15) zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum (10) aufweisen, die mit dem mindestens einen Einlass (3) des Gehäuses (2) fluidtechnisch verbunden sind.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäusebauteil eine hohlzylindrische Laufbuchse (7) mit zwei einander gegenüberliegenden offenen Enden (9) und die zweiten Gehäusebauteile Abdeckscheiben (14) sind, die jeweils eines der offenen Enden (9) der Laufbuchse (7) abdecken.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (7) eine erste Serie (12) von Öffnungen und eine zweite Serie (13) von Öffnungen aufweist, wobei jede Serie (12, 13) von Öffnungen mehrere der Öffnungen (11) zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum (10) umfasst, wobei die Öffnungen (11) der ersten Serie (12) von Öffnungen umlaufend in gleichbleibenden Winkelabständen (α) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Öffnungen (11) der zweiten Serie (13) von Öffnungen umlaufend in gleichbleibenden Winkelabständen (β) voneinander beabstandet angeordnet sind und wobei die Öffnungen (11) der ersten Serie (12) von Öffnungen relativ zu den Öffnungen (11) der zweiten Serie (13) von Öffnungen, projiziert in eine erste Ebene (E₁), die sich quer zu der axialen Richtung der Welle (5) erstreckt, umlaufend um einen gleichbleibenden Winkelabstand (γ) voneinander beabstandet angeordnet sind.

4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Serie (12, 13) von Öffnungen jeweils vier Öffnungen (11) zum Auslassen des Arbeitsmediums aus dem Arbeitsraum (10) umfasst, wobei der Winkelabstand (α, β) jeweils zwischen den Öffnungen der ersten und zweiten Serie von Öffnungen 90° beträgt und wobei die Öffnungen (11) der ersten Serie (12) von Öffnungen relativ zu den Öffnungen (11) der zweiten Serie (13) von Öffnungen, projiziert in die erste Ebene (E₁), die sich quer zu der axialen Richtung der Welle (5) erstreckt, umlaufend um einen Winkelabstand (γ) von 0° bis 20°, bevorzugt von 0° bis 10°, besonders bevorzugt von 5° voneinander beabstandet angeordnet sind.

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckscheiben (14) jeweils mehrere Öffnungen (15) zum Einlassen des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum (10) umfassen, wobei die Öffnungen (15) jeweils in gleichbleibenden Winkelabständen (δ) auf den Abdeckscheiben (14) voneinander beabstandet umlaufend angeordnet sind, wobei die Abdeckscheiben (14) konzentrisch und relativ zueinander derart angeordnet sind, dass die Öffnungen (15) zum Einlassen des Arbeitsmediums der einen Abdeckscheibe (14) relativ zu den Öffnungen (15) zum Einlassen des Arbeitsmediums der anderen Abdeckscheibe (14), projiziert in eine zweiten Ebene (E₂), die sich quer zu der axialen Richtung der Welle (5) erstreckt, umlaufend um einen Winkelabstand (ε) von 0° bis 20°, bevorzugt von 0° bis 10°, besonders bevorzugt von 5° voneinander beabstandet angeordnet sind.

6. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rotor (19) eine Scheibe (21), mit der die mehreren Flügel (20) verbunden sind, eine Nabe (22) zur Lagerung des Rotors (19) auf der Welle (5) und eine Mantelwand (23) aufweist, die die Flügel (20) in Umfangsrichtung der Scheibe (21) umgibt, wobei die Scheibe (21) Eingangsöffnungen (24) zum Einlassen des Arbeitsmediums durch die Öffnungen (15) in den zweiten Gehäusebauteilen (14) und die Mantelwand (23) Ausgangsöffnungen (25) zum Auslass des Arbeitsmediums durch die Öffnungen (11) im ersten Gehäusebauteil (7) aufweisen.

7. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (20) eine Flügelbreite (B_F) aufweisen und sich von der Scheibe (21) in axialer Richtung der Welle (5) bis zu ihrer Flügelbreite (B_F) hin erstrecken und dass sich die Mantelwand (23) von der Scheibe (21) in axialer Richtung der Welle (5) bis zur Hälfte der Flügelbreite (B_F) erstreckt.

8. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flügel (20) eine kreisbogenförmige Oberseite (26), die radial von der Welle (5) abgewandt ist, zwei Seitenflächen (27), die quer zur Rotationsrichtung (R) der Flügel (20) angeordnet sind und radial von der Welle (5) in Richtung der kreisbogenförmige Oberseite (26) verlaufen, sowie eine Stirnseite (28) aufweist, die den Flügel (20) in axialer Richtung der Welle (5) begrenzt.

9. Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige Oberseite (26) der Flügel (20) einen Außendurchmesser (D_a) aufweist, und, dass die Mantelwand einen Innendurchmesser (D_i) aufweist, wobei der Außendurchmesser (D_a) der kreisbogenförmige Oberseite (26) der Flügel (20) kleiner ist als der Innendurchmesser (D_i) der Mantelwand (23), so dass die Flügel (20) des einen Rotors (19) unter die Mantelwand (23) des anderen Rotors (19) schiebbar sind und dichtend an einer Innenseite (29) der Mantelwand (23) sowie an einer Innenseite (30) der Scheibe (21) des anderen Rotors (19) entlang bewegbar sind, wobei die Mantelwände (23) der beiden Rotoren (19) in axialer Richtung der Welle (5) dichtend aneinanderstoßen.

10. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zwei Einlassdeckel (17) aufweist, die in axialer Richtung der Welle (5) jeweils an eines der zweiten Gehäusebauteile (14) angrenzend und mit diesem verbunden sind, wobei jeder Einlassdeckel (17) einen Einlass (3) zum Einlassen des Arbeitsmedium aufweist.

11. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein drittes Gehäusebauteil (16) mit dem Auslass (4) zum Auslassen des Arbeitsmediums umfasst, wobei das dritte Gehäusebauteil (16) das erste Gehäusebauteil (7) vollumfänglich umgibt.

12. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flügel (20) der Rotoren (19) mehrere Dichtungen (31) zur Anlage an der Innenseite (29) der Mantelwand (23) des gegenüberliegenden Rotors (19) in radialer Richtung und zur Anlage an der Innenseite (30) der Scheibe (21) des gegenüberliegenden Rotors (19) in axialer Richtung der Welle (5) aufweist.

13. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (31) Dichtelemente (32) und Vorspannelemente (33) umfassen, wobei die Vorspannelemente (33) die Dichtelemente (32) gegenüber der abzudichtenden Fläche vorspannen und wobei jeder Flügel (20) mehrere Nuten (34) aufweist, in denen die Dichtungen (31) angeordnet sind.

14. Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in axialer Richtung der Welle (5) verlaufende Nuten (34) zur Aufnahme der Dichtungen (31) auf der kreisbogenförmigen Oberseite (26) des Flügels (20) und eine radial verlaufende Nut (34) zur Aufnahme der Dichtung (31) auf einer der Stirnseiten (28) des Flügels (20) angeordnet sind.

15. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskolbenmaschine (1) einen Entnahmemechanismus (18) umfasst, der ausgebildet ist, bei manueller Betätigung eine Entnahme des ersten Gehäusebauteils (7) aus dem Gehäuse (2) zu ermöglichen.

Zeichnung