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Kolbenmaschinen sind Fluidenergiemaschinen mit einem Arbeitsraum, dessen Volumen durch einen meist periodisch bewegten Verdränger (Kolben) intermittierend verändert wird. Der Fluidstrom sowie Druck­unter­schiede zwischen Ein- und Auslauf sind bei Kolben­maschinen infolge der inter­mittie­renden Arbeitsweise veränderlich, was sie von kontinu­ierlich arbeitenden Strömungsmaschinen wie Gasturbinen unterscheidet, bei denen Fluidstrom und Druckverlauf stationär konstant bleiben.

Allgemein kann es sich dabei sowohl um Arbeitsmaschinen handeln (in der Sichtweise der Hydraulik: "Geber"), als auch um Kraftmaschinen (Motoren; in der Hydraulik: "Nehmer"), wobei manche Kolben­maschinen auch reversibel in beide Richtungen arbeiten können, wie Hydraulikzylinder sowie manche Hydraulikpumpen, die umgekehrt als Hydraulikmotor funktio­nieren oder ein Stirling-Motor, der als Arbeitsmaschine angetrieben zur Wärmepumpe wird. Grundsätzlich zu unter­scheiden sind zwei kinematische Prinzipien:[1]

Inhaltsverzeichnis

HubkolbenmaschinenBearbeiten

Bei Hubkolbenmaschinen ist der Verdränger ein zylindrischer Kolben (engl. Piston, bzw. Plunger), der sich in einem Zylinder mit einer Linearbewegung hin- und her bewegt, wie ein Hydraulikzylinder, der sowohl als Arbeitsmaschine (Pumpe = Geber) arbeiten kann wie auch als Kraftmaschine (Nehmer) eine Last antreiben. Ähnliche Prinzipien gelten in der Pneumatik, wobei dann jedoch zusätzlich die Kompressibilität des Arbeits­gases mit Verdichtung und Expansion zu berück­sichtigen ist. Zu unterscheiden sind je nach Art der Kinematik:[1]

RotationskolbenmaschinenBearbeiten

 
Als Kreiskolbenmaschine zählt auch der Wankel-Motor zu den Kolbenmaschinen

Bei Rotationskolbenmaschinen erzeugen speziell geformte Verdränger eine Rotationsbewegung, so dass die Umwandlung mittels Kurbeltrieb entfällt. Zu unterscheiden sind hier nach der Art der Kinematik:[1]

Einteilung der Rotationskolbenmaschinen[1]
Bezeichnung Kürzel Rotierende
Massenkräfte
Oszillierende
Massenkräfte
Beispiel
Drehkolbenmaschinen DKM Roots-Gebläse
Kreiskolbenmaschinen KKM + Wankelmotor
Drehkolbenartige Umlaufkolbenmaschinen DUKM +
Kreiskolbenartige Umlaufkolbenmaschinen KUKM + + Flügelzellenpumpe

Bei DUKM und KUKM sind in der Regel die Dreh­zahlen begrenzt, wenn die Massenkräfte nicht ausgeglichen werden können.

Maschinenart Arbeitsmaschinen Kraftmaschinen
Hydraulische Kolbenmaschinen
(≈inkompressible Medien)
Kolbenpumpen Hydraulikmotoren
Thermische Kolbenmaschinen
(kompressible Medien)
Kolbenverdichter Verbrennungsmotor
Gasexpansionsmotor
Dampfmaschine
Stirlingmotor

Siehe auchBearbeiten

LiteraturBearbeiten

  • Wolfgang Kalide: Kolben und Strömungsmaschinen. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1974, ISBN 3-446-11752-0
  • Norm DIN 1940 „Verbrennungsmotoren“, verschiedene Ausgaben seit Juli 1946

WeblinksBearbeiten

  Wiktionary: Kolbenmaschine – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d H. Tschöke, K. Mollenhauer, "Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau", 24. Auflage 2014, Abschnitt P1.1 "Definition und Einteilung der Kolbenmaschinen", Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-642-38890-3