Schukey-Motor

Ein Schukey-Motor ist eine Rotationskolbenmaschine, die als Wärmekraftmaschine und Kältemaschine konzipiert ist. Mit ihrer Hilfe ist eine Kühlung ohne (chemisches) Kältemittel möglich; als Medium zum Wärmetransport wird (Umgebungs-)Luft<ref>Kälte – Klima Bei: thermodyna.com</ref> verwendet.

Entwicklung

Datei:US3978680-Figure 1-colored.png

Schukey-Motor-Zeichnung aus US-Patent 3978680<ref name="US3978680" /> (farbcodiert)

In der ersten Hälfte der 1970er Jahre beantragte und erhielt der gelernte Werkzeugmacher Jürgen Schukey (1940–2011)<ref>Thermondyna: Jürgen Schukey</ref> Patente auf einen Apparat, den er Aktionsmaschine nannte.<ref name="DE2360865">Patent DE2360865A1: Aktionsmaschine. Angemeldet am 6. Dezember 1973, veröffentlicht am 19. Juni 1975, Erfinder: Jürgen Schukey.‌</ref> Sein entsprechendes Patent für die Vereinigten Staaten betitelt den Apparat als Heat Engine.<ref name="US3978680">Patent US3978680A: Heat Engine. Angemeldet am 5. Dezember 1974, veröffentlicht am 7. September 1976, Erfinder: Jürgen Schukey.‌</ref> Über zehn Jahre später ließ Schukey darauf aufbauend Patente folgen, deren Inhalt ein thermodynamischer Kreisprozess,<ref name="EP0309467">Patent EP0309467B1: Thermodynamischer Kreisprozess. Angemeldet am 11. Juni 1987, veröffentlicht am 3. März 1993, Anmelder: SITA Maschinenbau- und Forschungs GmbH, Erfinder: Jürgen Schukey.‌</ref> eine Rotationskolbenmaschine,<ref name="EP0316346">Patent EP0316346B1: Drehkolbenmaschine. Angemeldet am 22. Juli 1987, veröffentlicht am 19. September 1990, Erfinder: Jürgen Schukey.‌</ref> und ein Wärmeübertrager nach dem Gegenstromprinzip ist.<ref name="EP0386131">Patent EP0386131A1: Gegenstrom-Wärmetauscher. Angemeldet am 1. Dezember 1988, veröffentlicht am 12. September 1990, Erfinder: Jürgen Schukey.‌</ref>

Im Jahr 1993 stiegen BMW und Opel aus der Entwicklung des Schukey-Motors aus, an der sie sich zuvor beteiligt hatten.<ref name="Welt">Vorlage:Cite book/Name: [Internetquelle: archiv-url ungültig Diese Maschine stellt Kälte her – nur mit Luft.] In: Die Welt. , archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am Vorlage:Cite book/URL; abgerufen am 16. Dezember 2012. Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref>

Gegen Ende der 1990er Jahre legte Schukey ein weiteres Patent zur Rotationskolbenmaschine nach.<ref name="EP0945592">Patent EP0945592A1: Drehkolbenmaschine. Angemeldet am 25. März 1998, veröffentlicht am 29. September 1999, Erfinder: Jürgen Schukey.‌</ref> Bei dem Patent (bzw. das zusätzlich abhängige) handelt es sich eigentlich nicht um ein Patent, sondern um ein Gebrauchsmuster. Die Schutzrechte wurden nicht weiterverfolgt; sie sind mittlerweile erloschen.<ref>Vorlage:Cite book/Name: [Internetquelle: archiv-url ungültig 1.] , archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am Vorlage:Cite book/URL; abgerufen am 10. Oktober 2014. Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref><ref>Vorlage:Cite book/Name: [Internetquelle: archiv-url ungültig 2.] , archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am Vorlage:Cite book/URL; abgerufen am 10. Oktober 2014. Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref>

Im Umweltbundesamt von Deutschland ist man der Auffassung, dass die Chemieindustrie die Automobilindustrie unter Druck setzt, den Schukey-Motor zu ignorieren und weiterhin Kältemittel zu kaufen.<ref name="Welt" /> Unter Leitung des Umweltbundesamts erhielt der Schukey-Motor Förderung durch die Europäische Union.<ref>Vorlage:Cite book/Name: [Internetquelle: archiv-url ungültig Schukey – power and cooling from waste or solar heat.] Umweltbundesamt, , archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am Vorlage:Cite book/URL; abgerufen am 16. Dezember 2012 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref>

Aktuell arbeitet die Firma Thermodyna Maschinen und Anlagen GmbH daran, serienreife Produkte zu entwickeln.<ref name="Pander" /><ref name="Thermodyny">Vorlage:Cite book/Name: [Internetquelle: archiv-url ungültig Website.] Thermodyna Maschinen und Anlagen GmbH, , archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am Vorlage:Cite book/URL; abgerufen am 9. August 2013. Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref>

Technik

Die Konstruktion sieht weniger Bauteile als eine herkömmliche Klimaanlage vor, während sie weniger Gewicht, geringere Kosten und geringen Wartungsaufwand verspricht. Durch einen hohen Wirkungsgrad soll die Maschine zudem sehr effizient sein.

Der Schukey-Motor arbeitet nach dem gleichen thermodynamischen Prinzip wie verbreitetere Kältemaschinen, etwa in einem Kühlschrank, jedoch ohne Kältemittel. Zwei ineinandergreifende Rotoren, die im Laufe einer Umdrehung abweichende Drehwinkel einnehmen, komprimieren und expandieren gleichzeitig in mehreren Kammern die Luft. Die gekühlte Luft kann beispielsweise bei einer Anwendung im Automobil direkt in den Fahrzeuginnenraum abgegeben werden – ein gesonderter Wärmetauscher ist dann nicht notwendig.

Weiterhin ist der Einsatz des Schukey-Motors in einem Organic Rankine Cycle (ORC)-Prozess möglich. Abwärme in einem Temperaturbereich bis 350 °C und einem Druckniveau bis zehn Bar kann so über einen angekoppelten Generator in elektrische Energie umgewandelt werden.

Ein Einsatz<ref>Schukey-Technik revolutioniert Thermodynamik</ref> ist z. B. in Kraftfahrzeugen, Blockheizkraftwerken, solarthermischen Kraftwerken und zur Abwärmenutzung von Schiffsdieselmotoren projektiert.

Funktionsprinzip

Der Schukey-Motor gehört zum Typ der Katz-und-Mausmaschinen.<ref>Ungewöhnliche Verbrennungsmotoren. (englisch)</ref> Der Name rührt von den zwei ineinander verschränkten Rotoren her, wobei sich ein Rotor dem anderen in Umlaufrichtung annähert, bevor der andere in Umlaufrichtung davonläuft, was sich periodisch wiederholt. Die dazu notwendigen Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit werden durch ein Getriebe erreicht, über welches die Rotoren miteinander verbunden sind. Die Rotoren schließen einen Arbeitsraum zwischen sich ein, dessen Volumen sich periodisch ändert und der dabei zugleich um die Drehachse der Rotoren umläuft. So ergibt sich beispielsweise ein Vier-Takt-Zyklus zwischen den beiden Rotationskolben, bei dem der Arbeitsraum sein Volumen während eines Umlaufs zweimal vergrößert und verkleinert (Kauertz-Maschine).<ref>Kauertz Maschine (englisch)</ref> Die notwendigen Ein- und Auslässe werden so in das Gehäuse eingelassen, dass sie stets zum richtigen Zeitpunkt vom umlaufenden Arbeitsraum erreicht werden.

Das Konzept von Schukey ist eine Verallgemeinerung des Kauertz-Motors zu einem Motor mit externer Verbrennung (in der US-amerikanischen Patentschrift<ref>Patent US1458950 A: Explosion rotating engine</ref> werden allerdings nur Poirmeur, Kolko und Dedieu angeführt). Das Arbeitsmedium wird im Arbeitsraum erst verdichtet. Dann erreicht der Arbeitsraum einen Auslass, durch den das Medium zu einer Wärmequelle geführt wird (Wärmetauscher). Durch Erwärmung vergrößert sich sein Volumen. Es wird danach an anderer Stelle des Umfangs wieder in den Arbeitsraum geleitet, dessen Volumen sich daraufhin vergrößert, wobei das expandierende Medium Arbeit leistet. Wenn der Abstand zwischen beiden Rotoren am größten ist, erreicht der Arbeitsraum eine Auslassöffnung, und der sich verkleinernde Arbeitsraum schiebt das Medium heraus und in einen Wärmetauscher, der es abkühlt. Es strömt nun wieder in einen Arbeitsraum, in dem es verdichtet wird, womit der Prozess von vorne beginnt.