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Verfahren zur Erzeugung von nutzbarer Bewegungsenergie durch Umwandlung von
Wärmeenergie und Vorrichtung zu seiner Durchführung.
Es wurde bereits vorgeschlagen, in einem U-förmigen umlaufenden Rohr ein gasförmiges Treibmittel durch Fliehkraft zu verdichten, indem man es in einen Schenkel radial nach auswärts strömen lässt, hierauf die Wärmezufuhr an der Stelle grösster Fliehkraftwirkung vorzunehmen und das Treibmittel sodann wieder in ununterbrochenem Strom nach einwärts zu führen, so dass es in der Drehachse
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kraftmaschine arbeitleistend abzugeben. Das Verfahren scheiterte bisher an der hohen Umdrehungsgeschwindigkeit, da erstens den dabei auftretenden Fliehkräften des Rohres selbst kein Material standhalten kann, zweitens die Wärmeverluste im absteigenden Ast sehr gross sind und schliesslich die Luftreibung ungeheuere Werte annimmt.
Die Erfindung behebt diese Übelstände dadurch, dass die Fliehkraftwirkung nicht durch mechanisch bewegte Gefässe, sondern durch entsprechende Drehbewegung des Treibmittels im Gefäss, das vorzugsweise stillsteht, erzielt wird.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass das Treibmittel (Gas oder Dampf) durch ein oder mehrere Gefässe von derartiger besonderer Form geleitet wird. dass in dem Treibmittel Zonen verschiedenen Druckes durch Wirbelbewegungen erzeugt werden.
In der Zeichnung sind schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 und 2 Je einen Schnitt durch
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Gemäss der Erfindung werden den in einem geschlossenen Kreislauf befindlichen Gasen durch mitteloder unmittelbare Zufuhr von Wärmeenergie eine oder mehrere Wirbelbewegungen erteilt, wodurch besonders im mittleren Teil dieser Wirbelbewegungen Unterdruckzonen entstehen, welche dazu dienen, den zur Einleitung oder Erhöhung der ausnutzbaren Strömung verwendeten Drucksprung zu erzeugen, aufrechtzuerhalten und zu verstärken.
Zur Ausübung dieses Verfahrens eignet sich besonders ein Gefäss (Fig. l), das aus einem Drehkörper besteht, der eine birnenförmige oder ähnliche Gestalt besitzt. Dieser Drehkörper 1 ist in seinem Teil von grösserem Durchmesser mit einer in der Strömungsrichtung der Gase eingezogenen Öffnung 2 versehen. Ausserdem weist das Gefäss 1 noch eine Öffnung- auf. die die Mündung des sieh kegelartig verjüngenden Teiles des Drehkörpers bildet. Beide Öffnungen 2 und 3, deren Strömungsquerschnitte den jeweiligen Strömungsgeschwindigkeiten entsprechen, liegen einander in der Strömungsrichtung der Gase gegenüber.
Durch diese Gestaltung des Gefässes 1, bzw. seiner Öffnungen 2 und 3 wird die Strömungsrichtung der Gase bedingt, denn diese werden durch den sich verjüngenden Teil des Gefässes mit geringemWiderstand aus der Öffnung 3 austreten, dagegen ist die eingezogene Öffnung 2 zusammen mit dem ausgebauchten Teil des Gefässes 1 dem Ausströmen der Gase infolge des ungleich grösseren Widerstandes hinderlich, da bei sonst gleichen Ein-und Ausströmöffnungen im ersteren Falle jede ungewollte Wirbelbewegung nach Möglichkeit vermieden ist, im zweiten Falle dagegen infolge der Gestaltung des Gehäuses auf das kräftigste gefördert wird.
Wird nun das im Gefässe befindliche Gas mittel-oder unmittelbar erwärmt, so dehnt es sich aus
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Stauung der Gase auftreten.
Hieraus ergibt sieh, dass durch die Öffnung-J ein stärkeres Ausströmen der Gase als durch die Öffnung : 1 erfolgt. Da aber durch die an sich bekannte Wirkung der Wandreibung, insbesondere bei in der Strömungsrichtung sich verengenden runden Gefässen, diese Strömung nicht geradlinig in der Achs-
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Gefässinhalt übergehen, was zur Folge hat, dass auf Grund der Fliehkraft in der Mitte der sieh in drehender Bewegung befindlichen Gasmasse, die im folgenden als Rüekstauwirbel bezeichnet werden soll, eine Druckverminderung auftritt, welche das ohnehin schon durch die erwähnten erheblichen Wirbelwiderstände behinderte Ausströmen der Gase durch die Öffnung, 2 immer mehr schwächt.
Steigt nun die Erwärmung und somit die Ausdehnung der Gase, so erhöht sich auch die Ausströmungsgesehwindigkeit bei. 3 mehr als bei 2, wodurch wiederum die Drehgeschwindigkeit der Gase und gleichzeitig die Drnckvermindenll1g in der Mitte des Rückstauwirbels wächst, so dass allmählich der Zustand erreicht sein wird, in welchem kein Ausströmen bei 2 mehr stattfindet, sondern infolge des erhöhten Unterdruckes und der vorteil-
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stauwirbels erfolgt.
Hiedurch wird, u. zw. lediglich durch Wärmezufuhr an eine in geschlossenem Kreislauf befindliche Gas-oder Dampfmasse, mit Hilfe des auftretenden Rückstauwirbels ein anhaltendes Druckgefälle geschaffen, wodurch nutzbare Bewegungsenergie frei wird.
Die zunächst relativ schwache Wirkung des Rückstauwirbels bzw. die Erzeugung und Erhaltung sowie Verstärkung desselben kann durch die verschiedensten Mittel erreicht werden, u. zw. z. B. durch den Einbau eines geeigneten Rückschlagventils in die Öffnung 2, welches so lange wirkt, als die Drehzahl und somit der Unterdruck in der Mitte des Rückstauwirbels verhältnismässig klein sind.
Bei normalem Betrieb kann die Wirkung dieses Ventils selbsttätig oder von Hand ausgeschaltet werden, da dann die Unterdruckzone, welche spindelartig vor der Öffnung 2 liegt, genügend Kraft besitzt, um ein Austreten der Gase bei 2 zu verhindern :
Eine zweite Möglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt, gemäss welcher eine beliebige Anzahl von Gefässen - im folgenden kurz ,,Bläserbirnen" genannt - reihenweise ineinandergreifen, denen in geeigneter Weise Wärme zugeführt wird. In dieser Figur ist 9 schematisch die Heizung, 10 eine Wärmekraftmasehine (Turbine) und 11 die Rückleitung, in der die Kühlung des Treibmittels bei der unteren Temperaturstufe erfolgt.
Ferner könnte man den Rückstauwirbel dadurch einleiten, fördern und verstärken, dass an den Einströmstellen der einzelnen Bläserbirnen oder in den Birnen selbst feststehende Flügelräder oder
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der Wärme zuführenden Oberfläche die Drehbewegung der Gase erhöhen könnte. Möglich ist es auch, sowohl bei 2 als auch bei 3 bewegliche Flügelräder anzuordnen, die mittel-oder unmittelbar gekuppelt
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Eine weitere Möglichkeit, den Rückstauwirbel künstlich zu beeinflussen, ist in Fig. 2 dargestellt.
Diese Bläserbime weicht insofern von den bisher beschriebenen Ausführungsmögliehkeiten ab, als am Umfange des Bläsers an den hiefür geeigneten Stellen tangential eine oder mehrere Düsen 5 angeordnet sind, um in das Innere der Bläserbirne tangential ein Mittel von hoher Einströmgeschwindigkeit einführen zu können, sei es nun Hilfsdampf oder-gas, wobei es gleichgültig ist, ob dieses Mittel einem andersartigen Erzeuger entnommen wird oder ob dieses die Wirbelbewegung unterstützende Mittel aus schon genügend kräftig arbeitenden Bläserbirnen oder Bläserstufen entnommen wird.
Die Wärmezufuhr kann auch in der Weise erfolgen, dass z. B. Knallgas-oder sonstige Gebläse, z. B.
Rohölgebläse, tangential in die Bläserbirne eingeführt werden, so dass neben der Wärmezufuhr auch gleichzeitig infolge der grossen Geschwindigkeit dieser Verbrennungsgase eine unmittelbare Einleitung oder Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeiten der Gase erreicht wird.
Man kann auch die Einströmöffnung 2 so ausbilden, dass zunächst an einer geeigneten Stelle soviel Gas - in diesem, Falle Luft - durch die zweckmässig schlitzförmigen Ventilöffnungen 6 eingelassen wird, wie die Verbrennung eines Brennstoffes im Inneren der Bläserbirne erfordert. Der eigentliche Überschuss an Luft wird aber erst bei 2 erfasst, wo der grösste Teil der Wärmeenergie im Rückstauwirbel selbst bereits in Form von Geschwindigkeit der Gasmasse umgewandelt wurde, so dass beim Vermengen dieser hoch beschleunigten Gase mit derüberschüssigne, nur zu beschleunigenden Luft keine so grossen Wärmeverluste mehr auftreten können.
Diese Ausführung des Gebläses hat gegenüber den bisher gebräuchlichen Gas-und Dampfstrahlgebläsen den grossen Vorteil, dass die Beschleunigung des zu beschleunigenden'Mittels nicht mehr durch eine unmittelbare Stosswirkung erfolgt, sondern ein schraubenartiges, allmähliches Erfassen des zu beschleunigenden Mittels ermöglicht, wobei die grossen, durch direkten Stoss bedingten Verluste zum grössten Teil aufgehoben werden.
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bildung durch eine Leitung 7 einem Mantelgehäuse 8 zuführen, von wo aus das Hilfsmittel durch die Düse 5 ausströmt.
Dieses Hilfsmittel kann auch Benzin oder Öl sein, welches unter hohem Druck in das Mantelgehäuse 8 eingeführt und dort verdampft wird, wodurch es durch die Düse 5 mit grosser Beschleunigung tangential in das Innere der Bläserbime einströmen wird.
Aus dem Vorausgegangenen folgt, dass, wenn sich z. B. der Kreislauf, in'den der Rückstauwirbel eingefügt ist bzw. innerhalb dessen dieser Rückstauwirbel erzeugt wird, im Unendlichen schliesst, d. h. z. B., wenn der Bläser bei 2 Luft aus der Atmosphäre aufsaugt, hiedurch mehrere Arbeitsmöglichkeiten der Vorrichtung gegeben sind. So kann z. B. nur so viel Luft angesogen werden, als zur wirksamen Ver-
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wirken, wie es z. B. in der Luftschiffahrt an Stelle von Luftschrauben Verwendung finden könnte, da hiedurch ein Absaugen der Grenzschicht möglich werden würde.
Zu bemerken wäre noch, dass, falls Brennstoffe mittel-oder unmittelbar in das Innere der Bläserbirnen eingeführt werden, es selbstverständlich ist, dass man, sofern die Verwendung der Gase dies verlangt, die Verbrennungsrückstände durch Abscheider, z. B. Diffusionsgefässe u. dgl., von den Betriebsgasen trennt.
Ebenso wie für Luftfahrzeuge könnte das Verfahren zum Betriebe von Land-und Wasserfahrzeugen wie auch für viele andere Zwecke angewendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung nutzbarer Bewegungsenergie durch Umwandlung von Wärmeenergie, dadurch gekennzeichnet, dass Gase oder Dämpfe durch Gefässe geleitet werden, in denen bei Wärmezufuhr Wirbelbewegungen und Unterdruckzonen erzeugt werden, welche dem strömenden Mittel nutzbare Bewegungsenergie erteilen.