DE10059478A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie aus Wärmekraftmaschinen sowie Abgasreinigung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie aus Wärmekraftmaschinen sowie Abgasreinigung

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Abstract

Ziel der Erfindung ist es, die thermische Verlustenergie nebst Schaltwellen und Bremsenergie von Verbrennungsmotoren, primär zum Betrieb von Kraftfahrzeugen, zu nutzen und deren Auspuffgase zu reinigen. DOLLAR A Beispiel: Aus einem Kolbenmotor strömen die Gase = Abgase und Schallwellen aus dem Verbrennungsraum (Zylinder) über die Abgasleitung durch eine Rohrturbine: Hier wird die thermische Energie (Temperatur und Druck, der Gas) nebst Schallwellenenergie in mechanische Energie umgewandelt; durch Fliehkraft werden Rußpartikel, Asche etc. innerhalb der Rohrturbine bei Schwachlast des V-Motors gespeichert; bei erhöhter V-Motor-Leistung durch Schallwellen, Druck, Hitze, Reibung, chemische und/oder katalytische Reaktionen der (gespeicherte) Ruß, Teer etc. energetisch verbrannt, die Abgase sowie Rohrturbine gereinigt, der Schall (Druckwellen) positiv in mechanische Energie umgewandelt und so zweckmäßig verlustarm gedämpft. Im Innenrohr der Rohrturbinen (Abgaseingang) erfolgt bei schwacher V-Motorleistung eine Partikelablagerung u. a. durch Fliehkraft (Vorabscheider), wodurch die nachfolgenden Gasentspannungskanäle (bei Bedarf mit katalytischer Wirkung) bis zum Gasaustritt weitgehend von Verschmutzung freigehalten werden. Ferner kann, falls wirtschaftlich, die Kühlenergie in Form von heißen Gasen, Dampf usw. durch die Rohrturbine genutzt werden.

Description

Eine Wärme-Kraftmaschine kann eine Wärme-Kraft-Kolbenmaschine sein, bei der ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch im Innern eines Arbeitszylinders entzündet wird und verbrennt. Die frei werdende Verbrennungswärme erhöht den Druck der vorverdichteten Gase. Dieser Verbrennungsdruck bewegt über Kolben die Kurbelwelle.
Bei anderen Kraft-Wärmemaschinen findet die Verbrennung in einem vom Arbeitszylinder getrennten Raum statt. So wird z. B. bei der Dampfmaschine die Verbrennungswärme in einem Kessel in hochgespanntem heißen Dampf gespeichert und in dieser Form dem Arbeitszylinder zugeleitet.
Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist es, die thermische Verlust-Energie von Wärme-Kraftmaschinen, insbesondere von Verbrennungsmotoren (V-Motoren), primär zum Betrieb von Fahrzeugen, aber auch stationär optimal zu nutzen. Gleichzeitig sollen die Auspuffgase gereinigt werden. Beide oben genannten Verfahren werden erfindungsgemäß effektiv kombiniert.
Folgendes Beispiel zeigt die Relevanz der Erfindung:
Energieverteilung Diesel(D)- und Ottomotor (O)
Fast alle Kolbenmotoren, besonders aber schnellaufende und kurzhubige, wandeln die Gasentspannung beim Arbeitshub nur zu rund 30% in mechanische Energie um; ca. 70% der Gasentspannung geschieht nach dem Stand der Technik nutzlos über die Abgasleitung (Auspuff) und Kühlung des V-Motors. In einigen Fällen erfolgt eine geringe Nutzung der Abgasenergie durch Abgasturbolader, wobei hier die Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum der Verbrennungsmotoren gepreßt wird, um die Motorleistung zu steigern. Bei nicht aufgeladenen Motoren beträgt die Verlustenergie also rund 70% der Kraftstoffenergie. Die Temperatur und Energie der Abgase hängt vom Grad der Gas-Entspannung beim Arbeitshub ab. Motoren mit höherem Verdichtungsverhältnis liefern deshalb weniger heiße Abgase (bei Diesel- Motoren im ∅ 500°C, bei Otto-Motoren 700°C).
Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren und Vorrichtung zu entwickeln, die betriebssicher
  • - die thermische Verlustenergie soweit wie möglich in Nutzenergie umwandelt und gleichzeitig die Auspuffgase reinigt;
  • - die Kraftstoffkosten,
  • - den Energiebedarf,
  • - die Umweltbelastung,
  • - die Luftschadstoffe,
  • - den Geräuschpegel,
  • - die ozonbildenden Stickoxide,
  • - die CO2-Belastung,
  • - den Ressourcenverbrauch,
  • - die Geruchsbelästigung,
  • - die Treibhausgase,
  • - die Klima- und Ozonschichtbelastung
drastisch senkt. Ferner den Naturhaushalt schont und eine umweltgerechte Mobilität ermöglicht. Zwecks Erreichung des Klimaziels sind eine effizientere Umwandlung und Anwendung von Energie dringend notwendig. Nutzen: Zusätzliche Arbeitsplätze, weniger Kosten, mehr Klimaschutz. Die Kraftstoffkosten werden in den nächsten Jahren stark ansteigen. Dies begünstigt die Entwicklung, den Bau und den wirtschaftlichen Betrieb der relevanten Motoren nebst Vorrichtungen. Beim nachstehend vorgestellten Verfahren handelt es sich um eine besonders saubere und lärmarme Technologie.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druck und die Temperatur der Auspuffgase nebst Schallwellenenergie sowie eventuell Kühlungsenergie durch eine Rohrturbine in mechanische Energie transformiert und zweckentsprechend verwendet wird. Wie?
Indem die Abgasleitung erflndungsgemäß auch als Arbeitszylinder funktioniert. Falls erforderlich arbeitet die Rohrturbine als
  • a) Turbinenmotor (Energieumwandler)
  • b) b katalytischer und/oder thermischer Abgasreiniger (Nachverbrennung)
  • c) Fliehkraft-Gasreiniger (Partikel, Asche, etc.)
  • d) Vorschalldämpfer (Hitzeerzeuger, Schallwellenenergieumwandler)
Genial ist die Erfindung allein schon deshalb, weil die Funktion des V-Motors durch den automatischen Betrieb der Rohrturbine nicht gestört wird. Folglich kann jeder V- Motor mit einem Turbinenmotor kombiniert und so der Gesamtwirkungsgrad auf ca. 60% optimiert werden.
Beispiel
Aus einem Kolbenmotor strömen die Gase = Abgase und Schallwellen aus dem Verbrennungsraum (Zylinder) über die Abgasleitung durch eine Rohrturbine: Hier wird die thermische Energie (Temperatur und Druck der Gase) nebst Schwallwellenenergie in mechanische Energie umgewandelt; durch Fliehkraft Rußpartikel; Asche, etc. innerhalb der Rohrturbine bei Schwachlast des V-Motors gespeichert; bei erhöhter V-Motor-Leistung durch Schallwellen, Druck, Hitze, Reibung, chemische und/oder katalytische Reaktionen der (gespeicherte) Ruß, Teer etc. energetisch verbrannt, die Abgase sowie Rohrturbine gereinigt, der Schall (Druckwellen) positiv in mechanische Energie umgewandelt und so zweckmäßig verlustarm gedämpft. Ferner kann, falls wirtschaftlich, die Kühlenergie in Form von heißen Gasen, Dampf usw. durch die Rohrturbine genutzt werden. Hierzu eignet sich u. a. eine Kapselung des V-Motors.
Die durch den V-Motor unverbrannten Abgasbestandteile Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenoxid, Methan sind ein Maß für die Güte der Verbrennung. Bei schlechter Verbrennung bleiben Ruß, Teer etc. übrig. Der Ottomotor arbeitet bei Leerlauf und kleinen Drehzahlen mit Luftmangel und überfettetem Gemisch. Infolge der katalytischen und/oder thermischen Abgasreinigung (Nachverbrennung der unverbrannten Abgasbestandteile) entstehen in der Rohrturbine höhere Temperaturen und Gasdrücke. Jede Temperaturerhöhung in der Rohrturbine führt dort zwangsläufig zu einem Druckanstieg, der durch die Rohrturbine in mechanische Energie umgewandelt wird.
Während des Schubbetriebs des Kfz erfolgt kein Kraftstoffverbrauch (Schubabschaltung); es wird Druckluft (evtl. durch Molekularsiebe Sauerstoff angereichert) gespeichert (Umwandlung von Bremsenergie) und/oder der Verbrennungsmotor (VM) dient hier als Bremse und diese Bremsenergie wird in Nutzenergie umgewandelt, indem der Gasstrom aus d. Zylinder(n) Gasspeicher füllt und/oder die Rohrturbine antreibt; diese Luft zuvor Hitze aus dem Verbrennungsraum des Motors abführt, also den V-Motor zweckmäßig kühlt, dadurch gleichzeitig das Gasvolumen und den Gasdruck in der Rohrturbine und deren Wirkungsgrad erhöht. Diese Bremsenergie ist zum Beispiel wie nachstehend beschrieben gemäß Ziff. 1. bis 6. verwendbar.
Nach Variante A wird die mechanische Energie der Rohrturbine in elektrische Energie umgewandelt und diese je nach Bedarf wie folgt verwendet:
  • 1. Laufende Stromversorgung
  • 2. Batterie(n) laden
  • 3. Wasserpumpe antreiben (falls noch erforderlich)
  • 4. Hydraulikpumpe antreiben, u. a. Lenkhilfe (evtl. elektrisch)
  • 5. Druckluft-Kompressor antreiben (Umwandlung von Bremsenergie)
  • 6. Klimaanlagebetrieb (elektrisch)
  • 7. Kfz-Antrieb.
Rohrturbine
Wie zuvor, unter anderem auf Blatt 1 Absatz 1 und 2 beschrieben, kann der Abgasdruck bzw. Energie für die Rohrturbine (RT) in V-Motoren (VM) erzeugt und kombiniert (VM + RT) mit einem hohen Wirkungsgrad genutzt werden. Aus den vorherigen Ausführungen ist ersichtlich, daß die heißen druckvollen Abgase nebst Schallwellen von VM auf kürzestem Wege zentral in die Rohrturbine strömen, dort expandieren und ihre Energie an die Rohrturbine abgeben.
Die Rohrturbine besteht je nach Anwendungsfall und Gasvolumendurchsatz aus einem gelagerten Drehrohr (Rohre aus geeigneten Werkstoffen aller Art) oder einem gelagerten Mehrfach-Drehrohr (mehrere Einzelrohre mit unterschiedlichen Innen- und Außendurchmessern bzw. Geometrien aller Art.) mit gleicher Drehachse. Die Rohre können auch durch radial angeordnete Gasführungsrohre verbunden sein. Zum Beispiel kann sich über ein rundes Innenrohr ein Vielkantrohr mit Presspassung befinden; ebenso über ein Velkantrohr ein rundes Außenrohr. Solche Mehrfach- Drehrohre haben mehrere axiale Gasentspannungskanäle, die durch aussermittige Gasaustrittsöffnungen, radiale (Rückstoßprinzip), aber auch axiale, die an den Stirnseiten der Rohrturbine miteinander verbunden sind. Prinzipiell sind sehr viele Rohrkombinationen bzw. Varianten möglich. Der sehr geringe Wärme- und Druckverlust der Abgase wird dadurch erzielt, daß die Abgase zuerst das Innenrohr der Rohrturbine durchströmen, an der Stirnseite dann radial in die das Innenrohr umgebenden Gaskanäle (ggf. mehrere Rohre = viele Kanäle) strömen. Somit sind die innen liegenden Gaskanäle hitzeisoliert. Beispiel eines Strömungsverlaufs innerhalb der Rohrturbine, die in einem geschlossenen Rohrsystem axiale und radiale Gasströmungskanäle aufweist: Gasstrom axial/radial bis zur Stirnseite des Innenrohres, bei Mehrfach-Drehrohr dann radial (Rückstoßprinzip) in die umliegenden axialen Gaskanäle, axial (längs) zurück bis zur anderen Stirnseite, dann Überströmung radial in die umliegenden äußeren axialen Gaskanäle, usw. → Auspuff.
Die Abgasleitung vom V-Motor ragt in die Rohrturbine und ist so geformt, daß der Abgasstrom (Druckwellen) schräg auf die Gasleitelemente (ggf. automatisch verstellbar; zum Beispiel durch Gasdruck oder Fliehkraft) innerhalb der Rohrturbine wirkt. In den Gasführungskanälen beaufschlagen dann schraubenförmige Gasströmungen die Gasleitelemente und treiben, auch durch Rotation der Gase, die Rohrturbine an. Die Drehrichtung der Rohrturbine ist primär durch Schub nach dem Rückstoßprinzip mittels radial wirkender Gasdüsen, Schlitze, etc. bestimmt und verstärkt die vorgenannte schraubenförmige Kraftkomponente. Optimiert wird der RT-Wirkungsgrad, indem eine Synchronisation aller Kraftkomponenten vom Gaseintritt bis zum Gasaustritt der Rohrturbine erfolgt. Vom Gaseintritt bis zum Gasaustritt fällt die Temperatur und somit der Druck der Abgase in der Rohrturbine langsam ab. Bei abnehmender Gastemperatur = abnehmendes Gasvolumen, kann jedoch mit "kegeligen bzw. verengenden" Gaskanälen der Druck schwach sinkend bis zum Austritt aus der Rohrturbine gehalten werden. Gleichzeitig entstehen innerhalb der Rohrturbine Turbulenzen, Unterdruckzonen mit Sogwirkung, diverse große Gasgeschwindigkeiten, weil die Gase, konstruktiv gewollt, unterschiedliche Distanzen (Strecken/Wege) zurücklegen müssen, im Prinzip wie bei modernen Flugzeugflügeln. Dies geschieht zwecks Optimierung des energetischen Wirkungsgrads, der Partikelabscheidung, der Gasreinigung/-Umwandlung, der Schall-Umwandlung und -Dämmung. Wenn die Rohrturbine in einem Gehäuse (Nachschalldämpfer) eingekapselt ist, kann der Gasaustritt aus dem Gehäuse an beliebiger Stelle zweckentsprechend erfolgen.
Wie bisher der Schalldämpfer bzw. Kat, kann eine Anpassung der Rohrturbine bzw. des Turbinenmotors an den V-Motor erforderlich sein. An welcher Stelle die Rohrturbine eingebaut wird, ist auch von den Platzverhältnissen sowie der Energieübertragung und Energieverwendung abhängig.
Die Rohrturbine ist ferner gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - Abgasleitung vom V-Motor zur Rohrturbine, ist evtl. isoliert sowie mit/ohne katalytischer Wirkung und kann mit einem Ventil zur Einspeisung von externen Stoffen (u. a. Druckluft) ausgerüstet sein.
  • - Abgasleitung (Rohrstutzen) ragt in das Innenrohr der Rohrturbine und bildet deren Drehachse.
  • - Das Rohrstutzenende ist so gestaltet, daß die Abgase gezielt - nicht gerade - aus dem Rohrstutzen ausströmen, zum Beispiel schräges Rohrende, spezielle Rohröffnungen.
  • - Die Rohrturbine ist auf dem Rohrstutzen (Gaseingangsseite) gelagert, die Schmierung kann durch Abgase erfolgen.
  • - Auf der anderen Stirnseite ist die Rohrturbine mit Kugeln, Rollen etc. gelagert (Kraftübertragungsseite, zum Beispiel Zapfwelle für E-Generator).
  • - Der Rohrstutzen fungiert in Verbindung mit einem Gleitlager (Kohlenstoff, Keramik, etc.) bevorzugt als Gasdrucklager, zum Beispiel spiralförmige Gasleitrillen (Drallrohr) Schmierung ggf. durch Abgase.
  • - Falls zweckmäßig durchströmt das Abgas eine hohle Zapfwelle in Richtung Auspuffmit sehr hoher Geschwindigkeit.
  • - Normalerweise befindet sich die Rohrturbine in einem Gehäuse, ähnlich eines Kfz-Schalldämpfers.
  • - Das Gehäuse dient stirnseitig als Lagerstelle der Rohrturbine, als Abgassammeltopf mit Abgasleitung zum Auspuff, als Nachschalldämpfer und evtl. Aschesammeltopf.
  • - Die Abgasleitung zum Auspuff ist am Gehäuse zweckentsprechend so angeordnet, daß strömungstechnische Effekte innerhalb und außerhalb der Rohrturbine positiv genutzt werden können.
  • - Das Gehäuse der Rohrturbine kann durch Rillen, Sicken etc. verstärkt sein. Die Rohrturbine rotiert im Normalfall innerhalb des Gehäuses.
  • - Die Rohre und Gasleitelemente sind vorzugsweise aus Verbundwerkstoffen, wie Keramik, Kohlenstoff, Metall.
Beispiel: Bei 6-kt bzw. 8-kt-Rohren sind die Gasleitelemente jeweils um 120° bzw. 90° versetzt durch die Flächen sowie Diagonalen innerhalb der Rohre befestigt. Diese Konstruktion ist sehr kostengünstig, erlaubt den Einsatz von leichten, hitzefesten Werkstoffen (zum Beispiel Kohlenstoff, Keramik) und folgende Geometrien:
  • - Rohre, rund, vieleckig, kegelig, pyramidenförmig usw.
  • - Gasleitelemente, L-, T-, O-, ⊙-, U-, C-, V-, D-Profile sowie Drahtbürsten, etc.
U. a. funktionieren Drahtbürsten als Rußfilter, die bei erhöhter VM-Leistung durch die Abgase (Druck, Temperatur, Reibung) sowie Schallwellen automatisch gereinigt werden.
Innerhalb der Rohre sind je nach Zweck diverse Gasleitelemente in Reihe angeordnet.
Vorteile der Rohrturbine:
  • - Lange axiale und radiale, hochwirksame Gasentspannungskanäle mit geringem Druck- und Wärmeverlust,
  • - kleine kompakte Baugröße,
  • - geringes Gewicht,
  • - niedrige Herstellkosten,
  • - lange Lebensdauer,
  • - multifunktional verwendbar,
  • - sehr stabile Filigran-Konstruktion,
  • - keine Toleranzprobleme,
  • - keine Betriebs- und Wartungskosten,
  • - geeignet für fast alle Kfz mit V-Motoren,
  • - Schall-Energie-Umwandler und -Dämpfer,
  • - geräuscharm,
  • - hoher Wirkungsgrad,
  • - Abgasreiniger,
  • - Anordnung beliebig von vertikal bis horizontal.
Abgasreinigung, die Rohrturbine (RT) reinigt durch Fliehkraft, Schallwellen, Druck, Hitze, Reibung, chemische und evtl. katalytische Oxidation die Abgase. Im Innenrohr der Rohrturbine (Abgaseingang) erfolgt bei schwacher V-Motorleistung eine Partikelablagerung u. a. durch Fliehkraft (Vorabscheider), wodurch die nachfolgenden Gasentspannungskanäle (bei Bedarf mit katalytischer Wirkung) bis zum Gasaustritt (RT) weitgehend von Verschmutzungen freigehalten werden. Infolge einer Sauerstoffanreicherung der V-Luft (N-Reduzierung) bilden sich im VM keine Rußpartikel mehr und die Leistung kann gleichzeitig gesteigert werden. Die Sauerstoffanreicherung der V-Luft geschieht durch Membrantrennprozesse, das heißt die V-Luft muß durch in Rohre angeordnete Molekularsiebe gedrückt werden, wobei Stickstoff abgeschieden wird. Schon ein geringes Gasdruckgefälle kann, je nach Siebfläche, den Sauerstoffgehalt in der V-Luft auf 22-25% erhöhen. Die erforderlich Druckdifferenz läßt sich leicht durch Unterdruck, Kompressoren aller Art, aber auch durch gespeicherte Druckluft (Bremsenergie) erzeugen. Ferner lassen sich die Abgas-NOx-Werte bei Bedarf, z. B. auch durch Perovskite reduzieren, weil diese Stoffklasse hochselektiv nur Sauerstoffionen von anderen Stoffen trennt. Perovskite funktionieren vorzugsweise bei Abgastemperaturen zwischen 500 und 900°C und einer Druckdifferenz von etwa < 100 mbar. Der hierbei gewonnene Sauerstoff kann ebenso wie die gespeicherte Druckluft als V-Luft dienen.
Besser erscheint es aber, die Energie der Abgase mechanisch zu nutzen, anschließend deren N-Gehalt - falls notwendig - zu reduzieren und dann die verbliebenen Abgasbestandteile, zum Beispiel in Biodiesel bzw. diverse ungesättigte Fettsäuren zu binden. Dies kann in Kombination mit vorgenannten Verfahren, aber auch separat, geschehen, wobei die Abgase zum Beispiel Biodiesel vergasen, wie unter III. 3.-6. beschrieben.
Mir ist nicht bekannt, daß (zeolithische) Molekularsiebe, die schon bei leichtem Überdruck die V-Luft ausreichend mit Sauerstoff anreichern können, in Kfz eingesetzt werden.
Normalerweise werden erfindungsgemäß die Schallwellen und Abgase von Kolbenmotoren vom Auslaßkanal direkt zentral in die Rohrturbine geleitet. Schallwellen von Kolbenmotoren entstehen während der Verbrennung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches durch komplexe, hochfrequent aufeinanderfolgende Kompressions- und Dekompressionsphasen. Es entstehen hierdurch intensive Gasschwingungen, die durch die Abgase in mechanische Schwingungen umgewandelt werden. Hierbei bilden sich sogenannte Kavitationsblasen mit großen Scherkräften, gleichzeitig finden auch chemische Reaktionen in den Kavitationsblasen bei sehr hohen Temperaturen und Drücken statt. Dadurch wird der in den Bläschen enthaltene Wasserdampf in sehr reaktive Wasserstoff- und Hydroxyl-Radikale zerlegt. Es entstehen dadurch neue chemische Verbindungen. Auf diese Weise können halogenhaltige Schadstoffe dehalogeniert und in biologisch abbaubare Verbindungen zersetzt werden. Andererseits wirken energiereiche Turbulenzen bis in kleinste Hohlräume der Rohrturbine. Schallwellen sind auf Grund des Kavitationseffektes eine vorzügliche Alternative zum Reinigen von Partikelfiltern, wie die Rohrturbine oder Schalldämpfer.
Sehr vorteilhaft ist die Rohrturbine auch deshalb, weil während des Kfz-Stadtbetriebs die Abgaspartikel (meistens Kohlenstoffverbindungen) bei schwacher V- Motorleistung in der Rohrturbine gespeichert und erst bei erhöhter Motorleistung verbrannt werden; dies wiederum führt zu einem Druckanstieg in der Rohrturbine und folglich zu einer Leistungssteigerung des Turbinenmotors zur rechten Zeit. Ablagerungen innerhalb der Rohrturbine dämpfen ferner zusätzlich Motorgeräusche und dies ist insbesondere in Wohngebieten erwünscht. All dies geschieht wie von selbst, ohne empfindliche und teure Regler. Die katalytisch wirksame Innenfläche der Rohrturbine kann die Aufgaben des bisherigen Kat voll übernehmen. Infolge der extremen Abgasverwirbelung (auch Sauerstoff) innerhalb der Rohrturbine erfolgt eine optimale chemische bzw. katalytische Gasreinigung/Gasumwandlung).
Bei einer anderen Variante wird der bisherige ATL optimiert (→ besserer Wirkungsgrad) und die überschüssige mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Abgasströmungsverlauf: VM → Abgasrohr → ATL → Schalldämpfer bis an dessen Stirnwand, dann 180° Umlenkung → Auspuff. Auf der Stirnwand, z. B. Keramik (Schaum), werden Rußpartikel abgelagert und, oder vorher, bei höheren Gastemperaturen verbrannt; die Asche fällt nach unten. Das Abgasrohr endet im Schalldämpfer oder kurz vor dessen Stirnwand, so daß zwischen Abgasrohrende und Stirnwand die Abgase im Schalldämpfer jederzeit umgelenkt, mit Druck und eventuell Gegendruck gesiebt, gereinigt und umgewandelt werden können.
So ist bei einer weiteren Ausführung das Abgasrohr an einem Ende (Sackloch) deshalb geschlossen, damit durch den Abgasdruck die Abgaspartikel axial in das Sackloch geschossen, dort durch Abgasdruck und -Gegendruck zerrieben, erhitzt, sowie durch Abgashitze, Schallwellen zu CO2 vergast und gegebenenfalls gesiebt werden. Das ungesiebte Gas strömt gezielt aus dem Abgasrohr über dessen radiale Öffnungen.
Schon während der Kaltstartphase drückt das heiße Abgas (300/400°C) in die Rohrturbine bzw. Schalldämpfer. Wenn notwendig, ist die Abgasleitung vom Motorauslaß bis Eingang-Rohrturbine isoliert, damit der Kat - temperaturabhängig - nach Starten des V-Motors seine Wirkung umgehend entfalten kann. Ermöglicht wird dies auch dadurch, weil gegebenenfalls die Abgasleitung am Zylinderkopf einen größeren Querschnitt als der Abgasauslaßkanal des Zylinderkopfes aufweist, nämlich aus Platzgründen durch ein Vielkantrohr, vorzugsweise Rechteckrohr, das auf kürzestem Wege gasdicht in einen "Abgassammler" mündet, das den bisherigen "Auspuffkrümmer" aus GG ablöst (Gründe: u. a. zu schwer, heizt den Motorraum, temperaturempfindlich).
Die vorgeschlagene neue Abgasleitung verringert durch einen größeren Querschnitt unter anderem den negativen Hitze-Staudruck am Zylinderkopf, kann innen und außen problemlos isoliert werden, erlaubt innen einen Katalysator, verbrennt infolge eines gesteuerten Abgasstroms Rußpartikel schön im isolierten "Abgassammler", heizt nicht an falscher Stelle.
Der Abgasgegendruck läßt sich durch den Wegfall des bisherigen Kat sogar positiv verringern. Beim Anlassen des V-Motors wird der Abgasgegendruck nicht erhöht, weil der Abgasstrom zu schwach ist, um die Rohrturbine (Turbinenmotor) anzutreiben. Wie dargelegt, erfolgt die Abgasreinigung nach einem neuen Verfahren bzw. durch einen verringerten Kraftstoffverbrauch kann die katalytische Abgasreinigung evtl. ganz entfallen; die Umwelt wird dann trotzdem geringer als bisher belastet.
Falls sinnvoll können elektromagnetische Felder die Gasreinigung optimieren.
Bisherige Abgasreinigungssysteme bringen nicht den notwendigen Erfolg. Nachteile: Hochgiftige Ruß- und Aschepartikel belasten Mensch und Umwelt. Kat und Rußfilter sind hier wirkungslos. Während der Kaltstartphase und bei hoher V- Motorleistung ist die Wirkung des jetzigen Kat, der den spezifischen Energieverbrauch deutlich erhöht, sehr gering. Problematische, toxische und teure Werkstoffe, Schwermetalle, hohe brandgefährliche Temperaturen, extremer Sauerstoffverbrauch, beschränkte Lebensdauer, verlangen nach besseren Lösungen.
Anwendungsbeispiel
In Kombination mit den Vorteilen von V-Motoren bringt der zusätzliche E-Betrieb optimale Kfz-Betriebsbedingungen. Bisherige Kfz können zum Beispiel, wie nachstehend beschrieben, zweckentsprechend umgerüstet werden: Kat ausbauen, dort Rohrturbine mit E-Generator einbauen, E-Generator am V-Motor ausbauen, dort E-Motor oder E-Motor/-Generator einbauen (Riemenkraftübertragung).
Nutzen bei Hybridbetrieb
  • - E-Motor dient auch als Anlasser, deshalb ist der bisherige Anlasser nicht mehr erforderlich.
  • - Für kurze ebene Strecken bereitet ein E-Betrieb keine Probleme. In Stoßzeiten stehen Kfz bis zu 85% der Betriebszeit, wobei der VM im Leerlauf betrieben wird.
  • - E-Motor reguliert den Leerlaufbetrieb des V-Motors, dessen Leerlauf-Drehzahl kann dadurch enorm gesenkt werden um Kraftstoff zu sparen und die Umwelt zu schonen.
  • - Anfahren eines Kraftfahrzeugs bei zugeschaltetem Elektromotor ist fast so angenehm wie bei Automatikgetriebe, denn das Drehmoment wird stark erhöht bei niederen VM-Drehzahlen und geringen Geräuschen.
  • - Bei Kfz-Stillstand kann der V-Motor automatisch gestoppt werden, wenn dessen Betriebsbedingungen es erlauben. Plötzliches Abstellen eines heißen V-Motors ist schädlich, da Hitze, insbesondere im Zylinderkopf nicht abgeführt wird, was zu Verspannungen führen kann, es sei denn die Kühlmittelpumpe läuft bei Bedarf weiter, also mit E-Betrieb.
  • - Ein Starten des VM ist ohne Antrieb der Nebenaggregate möglich, um die Batterie(n) zu schonen.
  • - VM-Magerbetrieb kann nunmehr von Leerlauf bis Voll-Last sehr vorteilhaft erfolgen.
  • - Kfz-Hybridbetrieb (VM + EM + Automatikgetriebe) erhöht den Fahrkomfort signifikant.
  • - EM wird vorzugsweise bei geringen VM-Drehzahlen automatisch aktiviert; ansonsten geschieht dies wahlweise.
  • - Der spezifische Kraftstoffverbrauch wird bei VM-/EM-Betrieb durch Absenken der VM-Höchstdrehzahl in den Bereich des günstigen Drehmoments halbiert.
  • - Die Kfz-Betriebskosten sinken rapide, auch durch weniger Verschleiß.
  • - Verkehrssicherheit wird bei Hybridbetrieb deutlich erhöht.
  • - Bleifreier Kraftstoff ist nicht erforderlich.
Kühlenergie-Verbrennungsmotoren (VM)
Die Motorwärme, die nicht in mechanische Energie umgewandelt wird, muß über das Motorkühlsystem an die Umgebungsluft abgeführt werden um eine thermische Überbeanspruchung von VM zu vermeiden. Hierfür sind zwei Systeme bekannt: Direktkühlung durch Luft oder Flüssigkeits-/Luftkühlung (wird heute bevorzugt angewendet).
Erfindungsziel
Reduzierung des Kühlaufwands und Nutzung der Kühlenergie zwecks Erhöhung des Wirkungsgrads von VM. Die effektive Verwertung thermischer Verlustenergie reduziert den spezifischen Kraftstoffverbrauch erheblich. Folglich sinkt auch der Kühlbedarf der VM; die bisherige VM-Kühlung ist bei Realisierung der beschriebenen Erfindung überdimensioniert. Aus dieser Erkenntnis resultieren folgende Verbesserungsmöglichkeiten:
I. Reduzierung des Kühlaufwands durch:
  • 1. VM-Kühler, die in Kfz vor VM angeordnet sind ganz einsparen oder so verlegen, daß die durch den Kühler an die Umgebungsluft abgeführte Wärme (Fahrtwind, Lüfter, etc.) den VM und VM-Raum nicht heizen können. Dadurch werden auch der Kfz-Windwiderstand reduziert und die VM-Luftkühlung sowie ggf. Ladeluftkühlung ohne zusätzlichen Energieaufwand optimiert.
  • 2. Regelbare Wasserpumpenleistung (Leistungsabgabe nur bei Bedarf).
  • 3. Stufenlüfter (regelbar) zwecks Kühlung der VM-Oberfläche und Motorraum.
  • 4. Motorölkühlung (Ein- oder Zweikreissystem) u. a. durch Vergrößerung der Ölmenge. Evtl. Rohrleitung (Kühler) unterhalb der Karosserie installieren.
    Vorteile:
    Kein Frostschutzmittel
    Höhere VM-Temperaturverträglichkeit
    Ölwechselintervall verlängerbar.
II. Nutzung der Kühlenergie
Eine hohe VM-Leistung wird durch eine optimale Zylinderfüllung (Sauerstoff + Kraftstoff) erzielt. Evtl. Molekularsieb (N-Reduzierung) verwenden. Die Sauerstoffanreicherung der V-Luft von VM zwecks Schadstoffverminderung und Leistungssteigerung durch die Verwendung von sauerstoffselektiven Membranen (z. B. Polymermembrane; Perovskite für Abgastemperaturen zwischen 500 und 900°C) sind eine Not lindernde Innovation. Kalte V-Luft ist zwar dichter und sauerstoffhaltiger als warme, erhöht also theoretisch die Energiedichte bzw. VM- Leistung; andererseits sinkt aber der Verbrennungswirkungsgrad bei kalter (insbesondere dünner) Luft, weil dann die Kraftstoffverdampfung bzw. Kraftstoffmischung mit Sauerstoff nicht bestens funktioniert. Deshalb erfolgt eine V-Luftanwärmung. Deren Nachteile sind unerheblich durch folgende Vorteile:
  • - Kraftstoffnutzung und Wirkungsgrad optimiert
  • - Schadstoffe und Geräusche minimiert
  • - V-Luftdurchsatz und Gasdurchsatz der Rohrturbine größer, wodurch die Kühlenergie positiv genutzt und die Energiebilanz deutlich verbessert wird. Ferner ist damit der Zweck einer Abgasrückführung bereits erfüllt.
  • 1. VM-Kurbelgehäuse von innen kühlen, indem die V-Luft dazu benutzt wird (Unterdruckabsaugung mit E-Turbolader) und/oder Flüssigkraftstoff auch als Kühl- und Schmiermittel dient, das im Durchlauf nach Wärmeaufnahme in den Verbrennungsmotor eingedüst wird.
  • 2. Zylinderkopf sowie Ventile kühlen, indem die V-Luft die Wärme aus dem Ventilraum abführt (Unterdruckabsaugung mit E-Turbolader) und/oder wie unter II. 1. beschrieben.
  • 3. Eine kleine Teilmenge Flüssigkraftstoff (auch Emulsionen) oder Erdgas im V- Luft-Kanal vergasen; die ändere große Teilmenge Flüssigkraftstoff wird direkt in d. Zyl. eingespritzt.
    Vorteil:
    Vermischung von Sauerstoff mit Kraftstoff,
    Verbrennung des Gases,
    Abgaswerte,
    Motorgeräusche und
    VM-Wirkungsgrad besser.
III. Wasserkühlkanäle in Luft- oder Luft-/Flüssigkraftstoffkanäle umfunktionieren
Nachstehende Formel ist ebenso für die Ausführungen unter II. zutreffend.
Formel: VM-Leistung < = V-Luftmenge < = Abgasvolumen < = RT-Leistung <
Fazit: Je größer die V-Luftmenge desto höher ist auch die Wärmeabfuhr durch V- Luft bzw. Flüssigkraftstoff.
  • 1. Luftkühlung
    Anstatt Kühlflüssigkeit durchströmt mit Überdruck V-Luft die bisherigen Kühlwasserkanäle - auch im Kreislauf - und wird danach bei Bedarf mit E- Stufenlader in den Verbrennungsraum des VM gepreßt. Die V-Luft verläßt als Abgas den VM und treibt die RT an. Überschüssige Kühlluft kann über eine Bypasleitung direkt in der RT verwertet werden. Auch gespeicherte Druckluft läßt sich ebenso verwenden, sogar ohne Betrieb eines VM, zum Beispiel zum Starten eines VM.
  • 2. Flüssigkraftstoff und V-Luft-Kühlung erfolgt wie unter II. 3. und III 1. beschrieben.
  • 3. Flüssigkraftstoff (auch Emulsionen); nach Durchfluß des Kraftstoffes und Wärmeaufnahme in den Kühlkanälen wird der Kraftstoff wie bisher in den V- Raum eingedüst.
  • 4. Flüssigkeiten verdampfen und im Kreislauf nutzen.
  • 5. Dies bisherigen Kühlwasserkanäle können vorteilhaft als separater Kraftstofftank genutzt werden, zum Beispiel für Biodiesel oder Pflanzenöl.
  • 6. Zum Beispiel lassen sich Abgasbestandteile, wie CO2 und NOx in Biodiesel speichern, indem die VM-Abgase aufbereitet durch den Biodiesel geführt und anschließend Biodiesel oder Pflanzenöl, etc. in Verbrennungsmotoren verbrannt werden.
Vorgenannte Verfahren sind kombiniert und multifunktionell möglich, zum Beispiel zwecks Erhöhung des Wirkungsgrads der Rohrturbine und deren Abgasreinigung. Die Förderung des Durchlaufkühlmittels geschieht - auch im Kreislauf - elektrisch/pneumatisch/hydraulisch/mechanisch. Möglich ist auch eine nachgeschaltete Gas-Dampf-Verwertung durch eine Gas-/Dampf-Kolbenmaschine bzw. zweite Rohrturbine.
Bei weiteren Varianten kann die Rohrturbine zum Beispiel zum
  • 1. mechanischen Antrieb von Wasserfahrzeugen
  • 2. 
  • 3. Betrieb und Steuerung von Heißluftballons
  • 4. mechanischen Antrieb von Wellen, etc.
  • 5. hydraulischen und/oder pneumatischem Antrieb
  • 6. Betrieb von BHKW, Pumpen etc.
    sowie
  • 7. die thermische Restenergie als Dampfenergie wirtschaftlich genutzt werden.

Claims (82)

1. Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie aus Wärme-Kraftmaschinen sowie Abgasreinigung, dadurch gekennzeichnet, dass fast die gesamte thermische Energie von Wärme-Kraftmaschinen, insbesondere Kolbenmotoren, nebst deren Schallwellen sowie Kühl- und Bremsenergie in mechanische/elektrische/pneumatische/chemische Energie umgewandelt, zweckentsprechend verwendet und gleichzeitig die Gase gereinigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die heißen, druckvollen Gase nebst Schallwellen von Kolbenmotoren auf kurzem Wege zentral in eine Rohrturbine strömen, dort expandieren und ihre Energie an die Rohrturbine abgeben.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rußpartikel schon im Abgassammler ("Auspuffkrümmer") in Zylinderkopfnähe gezielt verbrannt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rohrturbine die thermische Verlustenergie in Nutzenergie umwandelt und gleichzeitig die Abgase reinigt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall (Druckwellen) innerhalb der Rohrturbine positiv in mechanische Energie umgewandelt und gedämpft wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlenergie in Form von heißen Gasen durch die Rohrturbine in mechanische Energie umgewandelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Generator am V-Motor (VM) durch einen E-Motor (EM) oder EM/E- Generator ersetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die katalytische und/oder thermische Abgasreinigung zusätzlich Hitze erzeugt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Rohrturbine sich verbessert.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine kleine Teilmenge Flüssigkraftstoff/Emulsion im V-Luftkanal vergast bzw. Brenngas verwertet wird, die andere große Teilmenge Flüssigkraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Energie der Rohrturbine in elektrische/chemische/­ pneumatische Energie umgewandelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine einen Elektrogenerator antreibt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, 7, dadurch gekennzeichnet, dass im VM-Raum ein EM mit Freilauf, nicht nur als Starter einen Verbrennungsmotor (VM) antreibt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein E-Motor mittels Riemenkraftübertragung einen VM antreibt.
15. Verfahren nach Anspruch 1, 13, 14, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Motor den Leerlaufbetrieb des VM regelt.
16. Verfahren nach Anspruch 1, 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerlaufdrehzahl des VM dadurch enorm gesenkt werden kann um Kraftstoff zu sparen und die Umwelt zu schonen.
17. Verfahren nach Anspruch 1, 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftfahrzeug wahlweise mit VM und/oder EM betrieben werden kann.
18. Verfahren nach Anspruch 1, 13, 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment bei niederen VM-Drehzahlen und geringen Geräuschen stark erhöht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren eines Kraftfahrzeugs mit VM bei zugeschaltetem Elektromotor erleichtert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bisherigen Kühlwasserkanäle multifunktionell als Kraftstoff und/oder V- Luftzuleitungen genutzt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 1, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine sich selbst und die Abgase thermisch und/oder katalytisch sowie durch Fliehkraft reinigt.
22. Verfahren nach Anspruch 1, 4, 5, 8, 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rußpartikel in innerhalb der Rohrturbine bei Schwachlast des VM gespeichert; bei erhöhter VM-Leistung durch Hitze, Druck, Reibung, Schallwellen, chemische und/oder katalytische Oxidation die Rußpartikel energetisch verbrannt und die Abgase und Rohrturbine gereinigt werden.
23. Verfahren nach Anspruch, 22, dadurch gekennzeichnet, dass Drahtbürsten auch als Russfilter funktionieren, die bei erhöhter VM-Leistung durch die Abgase sowie Schallwellen automatisch gereinigt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 21, 22, 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenrohr der Rohrturbine bei schwacher VM-Leistung eine Partikelablagerung durch Fliehkraft erfolgt, wodurch die nachfolgenden Gasentspannungskanäle bis zum Gasaustritt weitgehend von Verschmutzungen freigehalten werden.
25. Verfahren nach Anspruch 1, 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas die hochgiftige Asche aus der Rohrturbine in einen Sammeltopf pustet.
26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abgasbestandteile in ungesättigten Stoffen, wie Biodiesel, gebunden und in VM verbrannt werden.
27. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoffgehalt in der Verbrennungsluft durch Molekularsiebe reduziert wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26, 27, dadurch gekennzeichnet, dass der NOx-Anteil im Abgas dadurch unbedeutend wird.
29. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsenergie von Kraftfahrzeugen durch Hubkolbenmotoren in Nutzenergie umgewandelt wird, indem der Gasstrom (Luft) aus d. Zyl. die Rohrturbine antreibt oder Gasspeicher füllt.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass durch Bremsenergie sauerstoffangereicherte Druckluft gespeichert wird.
31. Verfahren nach Anspruch 1, 29 dadurch gekennzeichnet, dass Druckluft über Molekularsiebe sauerstoffangereicherte V-Luft erzeugt.
32. Verfahren nach Anspruch 1, 29, dadurch gekennzeichnet, dass Batterie(n) primär durch Bremsenergie geladen werden.
33. Verfahren nach Anspruch 1, 6, 9, 20, 29, dadurch gekennzeichnet, dass Kolbenmotoren von innen mit Luft gekühlt werden.
34. Verfahren nach Anspruch 1, 6, 9, 20, 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und/oder Schmiermittel des VM ein Kraftstoff ist, der in den VM eingedüst und verbrannt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der VM gleichzeitig mit unterschiedlichen Kraftstoffen (im Kühlkreislauf und/oder Schmierkreislauf und/oder im V-Luftkanal) betrieben werden kann.
36. Vorrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie aus Wärme- Kraftmaschinen sowie Abgasreinigung zwecks Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass sie besteht aus:
Rohrturbine, Abgasleitung, evtl. E-Generator und E-Motor sowie ggf. E- Turbolader bzw. Stufenlüfter, Gas-Molekularsiebe.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine aus einem gelagerten Drehrohr (Zylinder) besteht.
38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine aus einem gelagerten Mehrfach-Drehrohr mit gleicher Drehachse besteht.
39. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine aus geeigneten Werkstoffen aller Art besteht.
40. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrohr rund, oder vieleckig, oder kegelig oder pyramidenförmig sein kann.
41. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass über ein rundes Rohr ein Vielkantrohr gepresst ist.
42. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass in ein rundes Rohr ein Vierkantrohr gepresst ist.
43. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine mehrere koaxiale Gasentspannungskanäle hat.
44. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Gasentspannungskanäle durch radial angeordnete Gasführungskanäle verbunden sind.
45. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung der Rohrturbine auch durch Schub nach dem Rückstossprinzip bestimmt ist.
46. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre und Gasleitelemente vorzugsweise aus Verbundwerkstoffen, wie Keramik, Kohlenstoff, Metall sind.
47. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass auch Faser-Keramik und -Kohlenstoff verwendet werden kann.
48. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Rohrturbine (RT) Gasleitelemente befestigt sind.
49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitelemente innerhalb der Vielkantrohre an winkligen Innenflächen sowie in Ecken befestigt sind.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Gasleitelemente vorzugsweise durch Emaille erfolgt.
51. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitelemente L-, T-, O-, ⊙-, U-, C-, V-, D-Profile sowie Drahtbürsten sind.
52. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitelemente in Reihe angeordnet sind.
53. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die RT ein Vorschalldämpfer ist.
54. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine in einem Gehäuse (Nachschalldämpfer) eingekapselt ist.
55. Verfahren nach Anspruch 36, 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustritt aus dem Gehäuse an beliebiger Stelle zweckentsprechend erfolgen kann.
56. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung vom V-Motor zur Rohrturbine isoliert eventuell emailliert sowie mit/ohne katalytische Wirkung ist.
57. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (Rohrstutzen) in das Innenrohr der Rohrturbine ragt und deren Drehachse bildet.
58. Verfahren nach Anspruch 36, 57, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstutzenende so gestaltet ist, dass die Abgase gezielt - nicht gerade - aus dem Rohr ausströmen.
59. Verfahren nach Anspruch 36, 58, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstutzenende schräg ist bzw. spezielle Rohröffnungen hat.
60. Verfahren nach Anspruch 36, 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrturbine auf dem Rohrstutzen (Gaseingangsseite) gelagert ist.
61. Verfahren nach Anspruch 36, 60, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Gleitlager aus Kohlenstoff oder Keramik ist, das durch die Abgase geschmiert wird.
62. Verfahren nach Anspruch 36, 61, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager auch als Gasdrucklager ausgeführt sein kann.
63. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas eine hohle Zapfwelle in Richtung Auspuff mit sehr hoher Gasgeschwindigkeit durchströmt.
64. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung zum Auspuff zweckentsprechend so gestaltet ist, dass strömungstechnische Effekte innerhalb und außerhalb der Rohrturbine positiv genutzt werden können.
65. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgaskamin von Blockheizkraftwerken eine Turbine arbeitet.
66. Verfahren nach Anspruch 36, 58, 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (Rohr) in einen Schalldämpfer mündet und an einer Stirnseite geschlossen sein kann (Sackloch).
67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung vorzugsweise im Schalldämpfer zentral angeordnet ist.
68. Verfahren nach Anspruch 66, 67, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung drallgebende radiale Gasleitöffnungen besitzt.
69. Verfahren nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet dass die Gasleitöffnungen aus dem Abgasrohr ausgeklinkte Gasleitbleche sind.
70. Verfahren nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitöffnungen schrauben- bzw. strahlförmig sind.
71. Verfahren nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Abgasrohr sich Gasleitscheiben zwischen den Gasleitöffnungen befinden.
72. Verfahren nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitscheiben Öffnungen besitzen.
73. Vorrichtung nach Anspruch 71, 72, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben aus Keramik (Schaum) sind.
74. Verfahren nach Anspruch 72, 73, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum ein Katalysator ist.
75. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung ein Drallrohr (Zyklon) ist.
76. Verfahren nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr vorzugsweise vielkantig ist.
77. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung vom Zylinderkopf zum Abgassammler ("Auspuffkrümmer") einen größeren Querschnitt als der Abgasauslaßkanal (Zylinderkopf) aufweist.
78. Verfahren nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung vielkantig und evtl. isoliert ist.
79. Verfahren nach Anspruch 77, 78, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung vorzugsweise rechteckig ist.
80. Verfahren nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung vom Abgassammler zum Schalldämpfer bzw. Rohrturbine ein Katalysator ist.
81. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfermantel innen vorzugsweise rauh bzw. vielkantig sowie isoliert ist.
82. Verfahren nach Anspruch 36, 81, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfermantel innen, [durch Keramik (Schaum)] isoliert sowie evtl. katalytisch ist.
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