Kugelmotor

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Kugelmotor ist die Bezeichnung für Elektromotoren und Verbrennungsmotoren in verschiedenen Varianten. Gemeinsamkeiten finden sich jeweils in der Kugelform. Kugelmotoren sind wegen ihrer Bauform konstruktiv und fertigungstechnisch schwierig. Die nachfolgend beschriebenen Konstruktionen weisen grundlegende technische Unterschiede auf.

Konstruktionen im Bereich Elektromotoren

Elektromotoren mit kugelförmigen Innengehäusen (Statoren) mit den dazu passenden Rotoren zählen wegen ihrer Bauart zu den Kugelmotoren.

Sie finden Verwendung als Antrieb für Wasserpumpen bei Heizungs-, Umwälz-, und Brauchwasserpumpen. Bei diesen Pumpen entfällt der Wellendichtring, wie er auch bei herkömmlichen Nassläufern nicht vorhanden ist. Solche Maschinen werden von den Firmen Laing[1], Vortex[2] und Grundfos (Grundfos Comfort)[3] hergestellt.[4]

Außerdem gibt es Kugelmotoren als 'mehrachsigen Direktantrieb'[5] mit einem mit Permanentmagneten bestückten Rotor, der als Schrittmotor angesteuert wird. Er wurde als Roboterantrieb für die Fertigungstechnik entwickelt.

Konstruktionen im Bereich Verbrennungsmotoren

Berry

Zeichnung aus US-Patent US3075506

Der erste patentierte Kugelmotor wurde von Frank Berry 1961 in den USA entwickelt. Vom Berry-Motor wurde ein hölzernes Funktionsmodell hergestellt, bevor Frank Berry 1969 starb und sein Motor in Vergessenheit geriet.

Willimczik

Ein Kugelmotor, der nach dem Zweitakt-Prinzip[6] arbeitet, wurde von dem Diplom-Physiker[7][8] Wolfhart Willimczik[7][8] entwickelt. Zwei schrägachsige Rotoren, der Kolbenrotor und der Zylinderrotor, laufen ineinander. Beide Rotoren drehen sich gemeinsam mit gleicher Drehzahl. Der kugelförmige Kolbenrotor bewegt sich berührungslos in der Schale des Zylinderrotors. Der Kolbenrotor hat eine Ausnehmung für eine Trennwand, die die hälftigen Rotoren drehfest miteinander kuppelt. Willimczik meldete seinen Motor am 11. Juli 1974 in der DDR zum Patent an (DDR-Patent Nr. 113788,[9][6] BRD-Patent 25 19 911[7][10][8]).

  • Zweitakter von Wolfhart Willimczik mit direkter Schmierung und unsymmetrischem Steuerdiagramm
    Zweitakter von Wolfhart Willimczik mit direkter Schmierung und unsymmetrischem Steuerdiagramm

Hüttlin

Herbert Hüttlin mit dem Hüttlin-Kugelmotor-Hybrid® (2014)

Herbert Hüttlin entwickelte einen Kugelmotor, der mit gekrümmten Kolben arbeitet, die sich gegeneinander bewegen. Dieser Motor wird im Schrifttum nach dem Oberbegriff Rotationskolbenmaschine genannt.[11] Im Februar 2002 wollte Hüttlin ein Patent auf einen Kugelmotor anmelden (WO 03/067033 A1). Bei der Patentrecherche wurde die Erfindung von Berry wiederentdeckt und in der Hüttlin-Anmeldung einschränkend entgegengehalten.

Der Hüttlin-Kugelmotor 1 war nach demselben Konzept aufgebaut wie der Kugelmotor von Frank Berry (US-Patent 3,075,506 vom 29. Januar 1963). Im Jahr 2005 gab Hüttlin das Berry-Prinzip auf, weil damit weder die notwendige Verdichtung noch die heute erforderliche Abgas-Ölfreiheit erreicht werden konnte. In der Folge entwickelte er mit einer neuen und eigenen Kinematik die Hüttlin-Antriebstechnologie. Nach diesem Prinzip konstruierte er Range Extender, Kompressoren, Blockheizkraftwerke und weiteres.

HITENG

Von Arnold Wagner wird der frühere PERAVES-Kugelmotor, nach dem Austritt von AW per Ende 2010 aus der PERAVES AG unter Mitnahme des Motorenprojekts heute HITENG-Kugelmotor, in seiner Firma HITENG AG fertig entwickelt. Er entspricht teilweise dem Hüttlin-Kugelmotor Version 1 bzw. dem BERRY-Motor und ist mit 3 Patenten und total 37 gewährten Patentansprüchen in 44 Ländern geschützt und somit eine eigene Entwicklung. Mit der nachgewiesenen Leistungsabgabe ist es der erste und bisher einzige funktionsfähige Motor nach dem Berry-Grundpatent von 1963. Der HITENG-Kugelmotor arbeitet mit zwei Doppelkolben, die sich in einem kugelförmigen Gehäuse drehen. Der Erfinder bezeichnet diesen Motor als Schwenkkolbenmaschine. Dazu gehören unter anderem die Keramikkugeln bzw. die Nutenellipsoiden mit Öldämpfung/-schmierung, die 4-in-2-Drehschieber-Steuerung der Vorverdichtung und die Arbeitskammeraufladung durch die Vorkammern, die Gehäuseteilung zur Einarbeitung der Überströmkanäle, ein effektives und elaborates Fluid- und Dichtsystem, Quetsch- und Wirbelkammer-Brennraumformen und die Innen-Öl- und Außen-Wasser-Kühlung.

Erfolg

Zum Jahre 2014 war noch keines der Kugelmotorkonzepte in größerem kommerziellem Umfang erfolgreich.

Literatur

  • Paolo Di Barba, Antonio Savini (Hrsg.): Non-linear electromagnetic systems. (Papers presented at ISEM Pavia; the ninth International Symposium on Non-Linear Electromagnetic Systems, held May 10–12, 1999, Pavia, Italy). IOS Press u. a., Amsterdam u. a. 2000, ISBN 1-586-03024-8 (Studies in applied electromagnetics and mechanics 18), Vorschau bei google-books.
  • Gerhard Henneberger, Joan Adrian Viorel: Variable reluctance electrical machines. Shaker, Aachen 2001, ISBN 3-8265-8568-2 (Berichte aus der Elektrotechnik).
  • Ullrich Höltkemeier: Kraft aus der Kugel. Kugelmotor. Der Ingenieur Arnold Wagner baut in Winterthur einen Benzinmotor – ohne Zylinder, ohne Kolben. 2007 online.
  • Joachim Krause: Niederspannungs- und Antriebstechnik. Prozessnahe Elektrotechnik für industrielle Automatisierungsanlagen. Vogel, Würzburg 2004, ISBN 3-8023-1964-8 (Vogel-Fachbuch), S. 296: Kugelmotor.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ Kugelmotorpumpen der Firma Laing
  2. ↑ Kugelmotorpumpen der Firma Vortex
  3. ↑ http://www.ecopumpen.de/pd1351039254.htm?categoryId=10
  4. ↑ http://www.laing.de/file/490 Kugelmotor abgebildet auf Seite 4
  5. ↑ nach Klemens Kahlen: Funktionsweise magnetelektrischer Kugelmotor
  6. ↑ a b http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?FT=D&date=19750620&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=DD&NR=113788A2&KC=A2&ND=4
  7. ↑ a b c http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=EPODOC&II=7&ND=3&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=19760205&CC=DE&NR=2519911A1&KC=A1
  8. ↑ a b c https://register.dpma.de/DPMAregister/pat/register?AKZ=25199115&CURSOR=0
  9. ↑ http://wolfhartindustries.com/pat/motpatd.htm
  10. ↑ http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?FT=D&date=19850808&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=DE&NR=2519911C2&KC=C2&ND=4
  11. ↑ Hüttlin Kugelmotor
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