DE10118005A1

DE10118005A1 - Micro-rocket operating with periodic explosive combustion, includes distributor, combustion chamber, igniter and flame traps in supply lines

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Publication number: DE10118005A1
Application number: DE10118005A
Authority: DE
Inventors: Norbert Schwesinger; Mike Stubenrauch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: DE10118005B4

Abstract

The distributor (6) has openings introducing fuel supplied (3), into the micro-combustion chamber (1), which also includes an igniter (7). Flame traps (9) are included in the supply lines. All components are constructed as microstructures in a substrate. Preferred features: The two supply lines introduce different media. A pressure buffer volume (11) is provided close to the supplies (3). The mixing zone (5) is similarly constructed as a microstructure, and intervenes between supplies and distributor. The nozzle (2) delivers the combustion products. Flame traps comprise micro-nozzles (9). In an otherwise similar variant of the design, the fuel is introduced in water-encapsulated form. Fuels comprise gases, gas mixtures or atomized liquids. Numerous micro-rockets can be coupled (see also: use).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrotriebwerk zur explosiven Verbrennung von brennbaren Medien.The present invention relates to a micro-engine for explosive combustion of flammable media.

In der Makrotechnik sind verschiedenste Verbrennungsmaschinen bekannt, die als Antrieb oder zur Bereitstellung von Druck oder Wärme dienen. In diesen Makrosystemen werden Flüssig brennstoffe oder Gasgemische verbrannt, um eine gewünschte Energiemenge bereitzustellen. Der konstruktive Aufwand für Makroverbrennungssystem steigt drastisch, wenn sehr energie reiche Medien verbrannt werden sollen, da die bei der explo sionsartigen Verbrennung solcher Medien freigesetzten Ener gien nur schwer beherrschbar sind.A wide variety of combustion machines are used in macro technology known as a drive or to provide pressure or serve warmth. In these macro systems, liquid fuels or gas mixtures burned to a desired Provide amount of energy. The design effort for Macro-combustion system increases dramatically when very energy rich media should be burned, since the explo Sion-like combustion of such media released energy are difficult to control.

Besonderes hohe Antriebskräfte werden beispielsweise bei Raketenantrieben benötigt, die dazu hochexplosive Gasgemische verbrennen. Bei der Verbrennung von solchen hochexplosiven Gasgemischen besteht ein besonderes Problem in der hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsreaktion, die durch die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit beschrieben ist. Um das Zurückschlagen der Flammenfront bzw. Explosionsfront aus dem Verbrennungsraum in die Zuführleitungen bzw. die Vorratsbehälter, in denen die einzelnen Gase gespeichert sind, zu verhindern, werden besondere Vorkehrungen erforder lich. Teilweise lässt sich dieses Problem nur dadurch beherr schen, dass die zu verbrennenden Medien kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit nachgeführt werden. Eine diskontinuier liche Verbrennung ist dann kaum möglich. Particularly high driving forces are, for example, at Rocket propulsion required, the highly explosive gas mixtures burn. When burning such highly explosive Gas mixtures have a particular problem in the high Propagation rate of the combustion reaction, the is described by the flame propagation speed. To fight back the flame front or explosion front from the combustion chamber into the supply lines or the Storage containers in which the individual gases are stored are to be prevented, special precautions are required Lich. This problem can only be partially overcome that the media to be burned continuously with be tracked at high speed. A discontinuous then combustion is hardly possible.

Die Verbrennung von hochexplosiven Medien kann aus diesen Gründen in Mikrosystemen bislang kaum durchgeführt werden. Da die extrem hohen Zuführgeschwindigkeiten in Mikrosystemen nicht erzielbar sind, ist eine gesteuerte Verbrennung solcher Medien in Mikrosystemen bislang nicht gelungen.The combustion of highly explosive media can result from these Reasons in microsystems have so far hardly been carried out. There the extremely high feed speeds in microsystems controlled combustion is not achievable Media in microsystems have so far not succeeded.

In dem Artikel "MICROFABRICATION OF HIGH-TEMPERATURE SILICON DEVICES USING WAFER BONDIG AND DEEP REACTIVE ION ETCHING" von Mehra u. a., veröffentlicht in IEEE Journal of Micromechanical Systems, Band 8, Nr. 2, Juni 1999, ist ein mikrotechnischer Verbrennungsmotor beschrieben, in welchem Wasserstoff verbrannt wird. Bei diesem Verbrennungsmotor erfolgt eine kontinuierliche Verbrennung, da ein gesteuerter Prozess, insbesondere der impulsweise Betrieb nicht möglich ist.In the article "MICROFABRICATION OF HIGH-TEMPERATURE SILICON DEVICES USING WAFER BONDIG AND DEEP REACTIVE ION ETCHING" by Mehra et al., Published in IEEE Journal of Micromechanical Systems, Volume 8 , No. 2, June 1999, a microtechnical internal combustion engine is described, in which Hydrogen is burned. In this internal combustion engine there is a continuous combustion, since a controlled process, in particular the pulsed operation, is not possible.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Mikrotriebwerk bereitzustellen, in welchem trotz der Verwendung von hochexplosiven Medien eine gesteuerte Verbren nung ausgeführt werden kann, um beliebig nutzbare Antriebs kräfte bereitzustellen. Insbesondere wird die impulsweise Verbrennung solcher Medien angestrebt, durch welche eine Steuerung wie in Makroantriebssystemen möglich sein soll.It is therefore an object of the present invention to to provide a micro engine in which, despite the Controlled burning using high explosive media can be carried out to drive any usable drive to provide forces. In particular, the pulse Burned such media through which a Control as should be possible in macro drive systems.

Diese und weitere Aufgaben werden von dem erfindungsgemäßen Mikrotriebwerk gelöst, welches die folgenden Bestandteile umfasst:
These and other tasks are solved by the microengine according to the invention, which comprises the following components:

- a micro-combustion chamber;
- a distributor with several feed openings in the Micro-combustion chamber is open;
- An ignition device that ignites the micro medium introduced into the combustion chamber;
- At least one media feed with a flame back impact-lock;

wobei diese Bestandteile als Mikrostrukturen in einem Träger substrat ausgebildet sind.these components as microstructures in a carrier are formed substrate.

Diese Gestaltung ermöglicht es, dass innerhalb eines Mikro systems stark exotherme Reaktionen beherrscht werden können. Durch die besondere Entkopplung zwischen der Mikrobrennkammer und den über die Medienzuführung angeschlossenen Medienreser voire kann eine impulsweise Verbrennung des eingespeisten Mediums bzw. der Mediengemische erfolgen, da das Zurückschla gen der Explosionsfront in das zugeordnete Reservoir verhin dert wird. Die Flammenrückschlagsperre kann dazu z. B. aus mehreren Mikrodüsen oder vergleichbaren Mikrostrukturen ausgebildet sein.This design allows it to be inside a micro systems can be controlled exothermic reactions. Thanks to the special decoupling between the micro-combustion chamber and the media reserve connected via the media feeder voire can cause a pulsed combustion of the feed Medium or the media mixtures take place because the retraction towards the explosion front into the assigned reservoir is changed. The flame flashback can z. B. from several micro nozzles or comparable microstructures be trained.

Durch die impulsweise Verbrennung ist letztlich eine stufen lose Leistungsregelung des Mikrotriebwerks möglich. Da das gesamte Verbrennungssystem mikrotechnisch aufgebaut ist, sind sehr kleine Abmessungen von Geräteeinheiten realisierbar, so dass hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt werden können. Die Menge des im Mikrotriebwerk umgesetzten Mediums ist so gering, dass die Mikroexplosionen durch entsprechende makro technische Sicherheitsvorkehrungen ohne weiteres beherrscht werden können, so dass auch im Fehlerfall keine nennenswerten Schäden eintreten.Due to the pulsed combustion, there is ultimately a stage Loose power control of the micro engine possible. Since that entire combustion system is micro-engineered very small dimensions of device units can be realized, see above that high security requirements can be met. The The amount of medium converted in the micro-engine is so low that the micro-explosions by appropriate macro technical safety precautions easily mastered can be, so that even in the event of an error no significant Damage occurs.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Mikrotrieb werks besitzt zwei Medienzuführungen für die Zuführung unter schiedlicher Medien, mindestens einen Druckpufferbereich und einen Mischbereich, wobei der Mischbereich ebenfalls als Mikrostruktur ausgebildet und zwischen den Medienzuführungen und dem Verteiler angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, beispielsweise zwei Gase in das Mikrotriebwerk einzuleiten, im Mischbereich miteinander zu vermischen, über den Verteiler gleichmäßig im Mikrobrennraum zu verteilen und dort zu zünden. Durch die unmittelbare Mischung innerhalb der Mikro struktur können unter Einhaltung strenger Sicherheitsanforde rungen hochexplosive Gasgemische bereitgestellt werden, so dass die Mischung im gewünschten stöchiometrischen Verhältnis der Einzelbestandteile durchgeführt werden kann. Der Wirkungsgrad des Mikrotriebwerks kann auf diese Weise opti miert werden, da die Erzeugung des stöchiometrischen Mischungsverhältnisses eine optimale Verbrennungsreaktion ermöglicht. Der Druckpufferbereich ist in Form eines Hohl raums in der Nähe der Flammerückschlagsperre zu deren Schutz angeordnet.A particularly expedient embodiment of the micro drive werk has two media feeders for the feeder under different media, at least one print buffer area and a mixing area, the mixing area also as Microstructure formed and between the media feeders and the distributor is arranged. This makes it possible for example introducing two gases into the micro-engine, to mix with each other in the mixing area via the distributor distribute evenly in the micro-combustion chamber and close there ignite. Due to the immediate mix within the micro can structure in compliance with strict security requirements highly explosive gas mixtures are provided, so that the mixture is in the desired stoichiometric ratio the individual components can be carried out. The Efficiency of the micro-engine can opti be lubricated since the generation of the stoichiometric Mixing ratio an optimal combustion reaction allows. The print buffer area is in the form of a hollow space near the flame arrestor to protect it arranged.

Die o. g. Aufgabe wird auch durch ein Mikrotriebwerk gelöst, welches die folgenden Bestandteile umfasst:
The above-mentioned task is also solved by a micro-engine, which comprises the following components:

- a micro-combustion chamber;
- An ignition device that ignites the micro combustible medium introduced into the combustion chamber; and
- At least one media feed in which a capsule medium is led, which encapsulated amounts of combustible Encloses medium and transport it to the micro-combustion chamber advantage;

wobei diese Bestandteile wiederum als Mikrostrukturen in einem Trägersubstrat ausgebildet sind.these components in turn as microstructures in a carrier substrate are formed.

Der besondere Vorteil dieser Abwandlung besteht darin, dass das Kapselmedium sowohl den Druckpufferbereich als auch die Flammenrückschlagsperre ersetzt.The particular advantage of this modification is that the capsule medium both the print buffer area and the Flame flashback device replaced.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist eine Mischein richtung vorgesehen, die von der Mikrobrennkammer getrennt ist und mindestens zwei Medieneingänge besitzt. Dabei kann in die der Mikrobrennkammer zugeordnete Medienzuführung ein Rückschlagventil integriert sein. Insbesondere kann es dabei zweckmäßig sein, zusätzlich einen Vorratsbereich zwischen der Mischeinrichtung und der Mikrobrennkammer anzuordnen. Wenn größere Mengen eines Gasgemisches kurzfristig im Mikrotrieb werk umgesetzt werden sollen, kann die Zwischenspeicherung des benötigten Gemisches im Vorratsbereich nützlich sein. Unter Umständen ist die Zwischenspeicherung auch erforder lich, um den kurzzeitigen hohen Brennstoffbedarf des Mikro triebwerks abzusichern, wenn die Erzeugung und Bereitstellung des Brennstoffes über einen längeren Zeitraum vorbereitet werden muss. In diesem Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, beispielsweise unter Ausnutzung von Solarenergie in einer Hydrolysezelle Wasserstoff und Sauerstoff herzustellen, wobei im Mikrotriebwerk zu einem späteren Zeitpunkt ein stöchio metrisches Knallgasgemisch verbrannt wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäße Mikrosystem durchaus für die Verbrennung eines stöchiometrischen Knallgasgemisches oder auch anderer ähnlich explosiver Stoffe geeignet ist. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der bei der Reaktion erzeugten Wärmeenergie in Reformerstufen zur Bereitstellung von Wasserstoff genutzt werden.In a modified embodiment, mixing is direction provided, which is separated from the micro-combustion chamber and has at least two media inlets. Here, in the media feed assigned to the micro-combustion chamber Check valve be integrated. In particular, it can be useful, in addition, a storage area between the Mixing device and to arrange the micro-combustion chamber. If Larger quantities of a gas mixture in the micro drive at short notice temporary storage can be implemented of the required mixture in the storage area can be useful. Caching may also be required Lich to the short-term high fuel consumption of the micro engine to safeguard when generating and deploying prepared the fuel over a longer period of time must become. In this context, it may be useful for example, using solar energy in one Hydrolysis cell to produce hydrogen and oxygen, where a stoichio in the micro-engine at a later date metric oxyhydrogen mixture is burned. It is on it to point out that the microsystem according to the invention is quite for the combustion of a stoichiometric oxyhydrogen mixture or other similarly explosive substances. at modified embodiments can be at least part of the heat energy generated in the reaction in reformer stages Provision of hydrogen can be used.

Um eine gesteuerte Verbrennung im Mikrotriebwerk zu ermögli chen, gestattet die integrierte Zündeinrichtung ein geziel tes, impulsweises Zünden des zu verbrennenden Mediums in der Mikrobrennkammer. Sofern es auf die exakte Bestimmung des Zündzeitpunkts nicht ankommt, kann die Zündeinrichtung durch einen Katalysator gebildet sein, der beim Vorliegen bestimm ter Druckverhältnisse, bestimmter Temperaturen und/oder eines bestimmten Mischungsverhältnisses der Brennstoffe in der Mikrobrennkammer eine selbsttätige Zündung des Mediums bzw. des Mediengemisches bewirkt. Der Vorteil der katalytischen Zündung besteht darin, dass zusätzliche Steuerelemente und die externe Überwachung der Verhältnisse in der Mikrobrenn kammer nicht erforderlich sind.To enable controlled combustion in the micro-engine Chen, the integrated ignition device allows targeted t, pulsed ignition of the medium to be burned in the Micro combustion chamber. Unless it depends on the exact determination of the Ignition time does not arrive, the ignition device can a catalyst can be formed, which determines when present ter pressure conditions, certain temperatures and / or one certain mixing ratio of the fuels in the Micro combustion chamber an automatic ignition of the medium or of the media mixture. The advantage of catalytic Ignition consists of additional controls and the external monitoring of the conditions in the microburn chamber are not required.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist die Zündeinrich tung durch eine Funkenstrecke gebildet. Durch einen elektri schen Entladungsvorgang wird dabei zwischen zwei Elektroden ein Zündfunke erzeugt, wodurch insbesondere der Zündzeitpunkt sehr exakt gesteuert werden kann. Die Erzeugung der benötig ten Elektroden und die Zuführung des Zündstroms bereiten in Mikrostrukturen keine Schwierigkeiten, da als Trägermaterial beispielsweise aus der Halbleitertechnik bekannte Materialien eingesetzt werden können, in denen durch Dotierung Strompfade ausgebildet werden können.In a modified embodiment, the ignition device tion formed by a spark gap. By an electri The discharge process is between two electrodes generates an ignition spark, which in particular the ignition timing can be controlled very precisely. The generation of the needed electrodes and the supply of the ignition current in Microstructures are not difficult because they are used as a carrier material for example materials known from semiconductor technology can be used in which current paths by doping can be trained.

Bei nochmals abgewandelten Ausführungsformen können auch andere Zündeinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise eine Laserquelle, die Strahlungsenergie in die Mikrobrennkammer einleitet, um den Verbrennungsvorgang zu starten. Ein Halb leiterlaser ließe sich ohne weiteres in die Mikrostruktur integrieren.With further modified embodiments can also other ignition devices may be provided, for example one Laser source, the radiation energy in the micro-combustion chamber initiates to start the combustion process. A half ladder laser could easily be inserted into the microstructure integrate.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikrotriebwerk können unterschied lichste Anwendungen realisiert werden. Beispielsweise lassen sich mehrere Mikrotriebwerke ketten- oder matrixförmig miteinander verkoppeln, um einen leistungsfähigen Antrieb bereitzustellen, der auch in makrotechnischen Anwendungsfäl len eingesetzt werden kann, z. B. zum Antrieb von Maschinen, Fahrzeugen, Flugkörpern oder dergleichen. Die Leistungssteue rung solcher Antriebe ist über die Steuerung der Zündzeit punkte, Zündintervalle und der eingesetzten Brennstoffmengen einfach möglich. Die Fehleranfälligkeit derartiger Antriebe ist sehr gering, da bei der Kopplung einer Vielzahl von Mikrotriebwerken der erzeugte Antrieb funktionsfähig bleibt, selbst wenn einige Mikrotriebwerke ausfallen. Solche redun danten Antriebssysteme werden beispielsweise in der Raum fahrttechnik bevorzugt. In diesen Anwendungsbereichen erweist es sich auch als besonders vorteilhaft, dass das bereitge stellte Mikrotriebwerk mit hohem Wirkungsgrad und hoher Ener giedichte arbeitet. Die Masse der in den Weltraum zu trans portierenden Stoffe kann daher geringer gehalten werden, als bei den in der Raumfahrt bislang eingesetzten Antrieben.With the micro-engine according to the invention can make a difference most diverse applications can be realized. For example, let several micro-engines are chain or matrix-shaped couple with each other to create a powerful drive to provide that also in macro-technical applications len can be used, for. B. to drive machines, Vehicles, missiles or the like. The performance tax tion of such drives is via the control of the ignition time points, ignition intervals and the amount of fuel used simply possible. The susceptibility of such drives to errors is very small because when coupling a large number of Micro-engines the generated drive remains functional, even if some micro engines fail. Talk like that Dante drive systems are used, for example, in the room preferred driving technique. Proven in these application areas it is also particularly advantageous that the ready produced micro-engines with high efficiency and high energy mold density works. The mass of trans to space porting fabrics can therefore be kept lower than in the drives previously used in space travel.

Für einen anderen Anwendungsfall können mehrere Mikrotrieb werke mit einem Rotor zu einer Mikroturbine zusammengebaut werden. Ebenso ist es denkbar, das Mikrotriebwerk als Antrieb für eine Mikropumpe zu nutzen, wobei die Düsenöffnung des Mikrotriebwerks an eine Membran der Pumpe zu koppeln ist. Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh rungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeich nung. Es zeigen:For another application, several micro drives can be used plants assembled with a rotor to form a microturbine become. It is also conceivable to use the micro-engine as the drive to use for a micropump, the nozzle opening of the Micro drive is to be coupled to a diaphragm of the pump. Further advantages, details and further developments result preferred execution from the following description tion forms of the invention, with reference to the drawing voltage. Show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrotriebwerks; Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the micro-engine according to the invention;

Fig. 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer körperlichen Realisierung des Mikrotriebwerks aus Fig. 1 in einem mikrotechnischen Trägersubstrat; FIG. 2 shows a simplified perspective view of a physical implementation of the microengine from FIG. 1 in a microtechnical carrier substrate;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungs form des Mikrotriebwerks; Fig. 3 is a schematic diagram of a second embodiment of the microengine;

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungs form des Mikrotriebwerks mit einem Kapselmedium, welches in einem Ringkanal geführt ist; Fig. 4 is a schematic diagram of a third embodiment of the microengine with a capsule medium which is guided in an annular channel;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Mikrobrennkammer mit einer katalytischen Zündeinrichtung; Fig. 5 is a sectional view of a micro-combustor with a catalytic ignition means;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungs form der Mikrobrennkammer mit einer elektrischen Zündeinrichtung; Fig. 6 is a sectional view of a modified form of execution of the micro-combustor with an electrical ignition device;

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung einer aus mehreren Mikro triebwerk zusammengesetzten Matrix zur Bildung eines Makroantriebes; Fig. 7 is a schematic diagram of a matrix composed of several micro-drive to form a macro drive;

Fig. 8 eine Prinzipdarstellung einer ersten Mikroturbine, die mehrere Mikrotriebwerke und einen zentralen Rotor verwendet; FIG. 8 shows a basic illustration of a first microturbine that uses a plurality of microthrives and a central rotor; FIG.

Fig. 9 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Mikroturbine, die mehrere Mikrotriebwerke und einen ringförmigen Rotor verwendet; FIG. 9 shows a basic illustration of a second microturbine which uses a plurality of microturbines and an annular rotor; FIG.

Fig. 10 eine vereinfachte Schnittansicht einer Mikropumpe, die als Pumpenantrieb das Mikrotriebwerk verwendet. Fig. 10 is a simplified sectional view of a micropump that uses the microturbine as the pump drive.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Mikrotriebwerks, welches als Mikrostruktur in einem Trägersubstrat ausgebildet ist. Das Mikrotriebwerk besitzt eine Mikrobrennkammer 1, die als Hohlraum in der Mikrostruktur geschaffen ist. Ausgangs seitig mündet die Mikrobrennkammer 1 in eine Düsenöffnung 2, aus welcher während bzw. nach Abschluss des Verbrennungsvorgangs die Reaktionsprodukte abgegeben werden. Die geometri sche Gestaltung der Düsenöffnung 2 ist abhängig vom speziel len Einsatzfall des Mikrotriebwerks, von den verwendeten Verbrennungsstoffen und von den gewünschten Druckverhältnis sen in der Mikrobrennkammer. Generell können auch geschlos sene Systeme zum Einsatz kommen, wenn die Reaktionsprodukte in einem geschlossenen Stoffkreislauf geführt werden (siehe unten). Weiterhin besitzt das Mikrotriebwerk bei der darge stellten Ausführungsform zwei Medienzuführungen 3, über welche die Brennstoffe zugeführt werden. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel werden zwei unterschiedliche Ausgangs stoffe M1 und M2 über die Medienzuführungen 3 in das Mikro triebwerk eingeleitet. Nach Ablauf der Verbrennungsreaktion wird aus der Düsenöffnung 2 das Reaktionsprodukt M3 abgege ben. Fig. 1 shows a schematic diagram of a micro-engine, which is designed as a microstructure in a carrier substrate. The microengine has a microcombustion chamber 1 , which is created as a cavity in the microstructure. On the output side, the micro-combustion chamber 1 opens into a nozzle opening 2 , from which the reaction products are released during or after completion of the combustion process. The geometrical design of the nozzle opening 2 is dependent on the special application of the micro-engine, on the fuels used and on the desired pressure ratios in the micro-combustion chamber. In general, closed systems can also be used if the reaction products are conducted in a closed material cycle (see below). Furthermore, the microengine in the illustrated embodiment has two media feeds 3 , via which the fuels are supplied. In the example shown in FIG. 1, two different starting materials M1 and M2 are introduced into the micro engine via the media feeds 3 . After the combustion reaction has ended, the reaction product M3 is discharged from the nozzle opening 2 .

Die Ausgangsstoffe M1 und M2 können beispielsweise Wasser stoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) oder Silan (SiH₄) und Sauer stoff sein. Die Ausgangsstoffe müssen zur Sicherstellung einer optimalen Verbrennungsreaktion möglichst gleichmäßig in einem stöchiometrischen Verhältnis miteinander vermischt werden. Dafür ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Mischbereich 5 vorgesehen, in den die beiden Medienzuführun gen 3 münden.The starting materials M1 and M2 can be, for example, hydrogen (H ₂ ) and oxygen (O ₂ ) or silane (SiH ₄ ) and oxygen. The raw materials must be mixed as evenly as possible in a stoichiometric ratio to ensure an optimal combustion reaction. For this purpose, in the embodiment shown, a mixing area 5 is provided, into which the two media feeds 3 open.

Untersuchungen haben gezeigt, das zu einer Optimierung des Wirkungsgrades vor der Zündung des Verbrennungsvorgangs eine gleichmäßige Verteilung der Verbrennungsstoffe in der Mikro brennkammer 1 erforderlich ist. Um diese Gleichverteilung zu erzielen, ist ein Verteiler 6 an den Mischbereich 5 angekop pelt, so dass die Ausgangsstoffe den Verteiler 6 durchströmen müssen, um in die Mikrobrennkammer 1 zu gelangen. In der Mikrostruktur wird der Verteiler 6 durch eine Vielzahl von feinen Kanälen gebildet, die unterschiedliche Querschnitte besitzen, um ein gleichmäßiges Einströmen der Verbrennungs stoffe in die Mikrobrennkammer 1 zu gewährleisten. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Kanalquerschnitte im zentralen Bereich des Verteilers 6 kleiner als die Kanal querschnitte in den Randbereichen. Dies ist aufgrund des erhöhten dynamischen Druckes im zentralen Bereich erforder lich, um das durch die einzelnen Kanäle strömende Volumen möglichst gleichmäßig zu gestalten.Studies have shown that in order to optimize the efficiency before the ignition of the combustion process, a uniform distribution of the fuels in the micro combustion chamber 1 is required. In order to achieve this uniform distribution, a distributor 6 is coupled to the mixing region 5 , so that the starting materials have to flow through the distributor 6 in order to get into the micro-combustion chamber 1 . In the microstructure, the distributor 6 is formed by a large number of fine channels which have different cross sections in order to ensure a uniform inflow of the combustion materials into the microcombustion chamber 1 . In the embodiment shown in FIG. 1, the channel cross sections in the central area of the distributor 6 are smaller than the channel cross sections in the edge areas. This is necessary due to the increased dynamic pressure in the central area in order to make the volume flowing through the individual channels as uniform as possible.

Wenn die Brennstoffe in die Mikrobrennkammer 1 eingeleitet wurden, muss der Verbrennungsvorgang gezündet werden. Dazu ist in die Mikrobrennkammer 1 eine Zündeinrichtung 7 inte griert. Der mögliche Aufbau dieser Zündeinrichtung wird weiter unter beschrieben.When the fuels have been introduced into the micro-combustion chamber 1 , the combustion process must be ignited. This in the micro combustor 1 is an ignition device grated 7 inte. The possible structure of this ignition device is described below.

Nachdem die Brennstoffe gezündet wurden, läuft eine stark exotherme Verbrennungsreaktion ab, bei welcher je nach den verwendeten Ausgangsstoffen erhebliche Energien freigesetzt werden. Vorzugsweise werden Gase bzw. Gasgemische in der Mikrobrennkammer verbrannt. Durch das Mikrotriebwerk können Reaktionen von sehr energiereichen Stoffgemischen, wie Knall gas oder Silan beherrscht werden. Bei der explosionsartigen Verbrennung dieser Stoffe muss einerseits der Flammenrück schlag in die angeschlossenen Stoffreservoire verhindert und andererseits der hohe Explosionsdruck von den Bestandteilen des Mikrotriebwerks ausgehalten werden. Ein Flammenrückschlag wird wirksam durch eine Flammenrückschlagsperre 9 verhindert, die in jeder Medienzuführung 3 integriert ist. Die Flammen rückschlagsperre 9 besteht aus einer Vielzahl von Mikrodüsen 10, die in der Mikrostruktur ausgebildet sind, oder hinsicht lich ihrer Wirkung vergleichbaren Mikrostrukturen. Dabei werden die Mikrodüsen durch Kanäle mit sich in Strömungsrichtung verringerndem Querschnitt gebildet. Auf der nach innen gerichteten Seite der Flammenrückschlagsperre 9 entsteht dadurch ein feinporiges Gitter, welches den gesamten Quer schnitt der Medienzuführung 3 verschließt. Wenn sich die Flammenfront in der Mikrobrennkammer anfangs in alle Richtun gen gleichmäßig ausbreitet, wird ihre Ausbreitungsgeschwin digkeit zuerst an der Mikrostruktur des Verteilers 6 redu ziert. Der sich in Richtung zu den Medienzuführungen 3 verringernde Querschnitt bedingt einen erhöhten Staudruck, der der Ausbreitung der Flammenfront in dieser Richtung eben falls entgegenwirkt. Schließlich trifft die Flammenfront auf das feinporige Gitter der Flammenrückschlagsperre 9 auf. An dieser Stelle stoppt die Flammenfront, so dass sich die Explosion nicht in die äußeren Bereiche der Medienzuführung 3 fortsetzt.After the fuels have been ignited, a strongly exothermic combustion reaction takes place, in which, depending on the raw materials used, considerable energies are released. Gases or gas mixtures are preferably burned in the micro-combustion chamber. The micro-engine can control reactions of very high-energy substance mixtures, such as oxyhydrogen or silane. In the explosive combustion of these substances, on the one hand, the flashback into the connected material reservoirs must be prevented and, on the other hand, the high explosion pressure must be withstood by the components of the micro-engine. A flashback is effectively prevented by a flashback stop 9 , which is integrated in each media feed 3 . The flame non-return valve 9 consists of a plurality of micro nozzles 10 , which are formed in the microstructure, or in terms of their effect comparable microstructures. The micro nozzles are formed by channels with a cross section that decreases in the direction of flow. This creates a fine-pored grid on the inward-facing side of the flashback barrier 9 , which closes the entire cross-section of the media feed 3 . If the flame front in the microcombustion chamber initially spreads uniformly in all directions, its speed of spreading is first reduced at the microstructure of the distributor 6 . The decreasing cross-section in the direction of the media feeds 3 requires an increased dynamic pressure, which also counteracts the spread of the flame front in this direction. Finally, the flame front strikes the fine-pored grid of the flame non-return valve 9 . The flame front stops at this point, so that the explosion does not continue into the outer areas of the media feed 3 .

Der Verteiler 6 behindert außerdem die Ausbreitung der bei der Explosion auftretenden Druckwelle. Um eine Zerstörung der relativ feinen Strukturen der Flammenrückschlagsperre 9 durch die verbleibende Druckwelle zu verhindern, ist außerdem in der Nähe jeder Medienzuführung 3 ein Druckpufferbereich 11 angeordnet, der jeweils einen Hohlraum bereitstellt, wobei der wirksame Strömungsquerschnitt vorzugsweise deutlich größer ist, als der Querschnitt, über welchen die Druckwelle die Flammenrückschlagsperre 9 erreicht.The distributor 6 also hinders the propagation of the pressure wave occurring during the explosion. In order to prevent the relatively fine structures of the flame check valve 9 from being destroyed by the remaining pressure wave, a pressure buffer area 11 is also arranged in the vicinity of each media feed 3 , each providing a cavity, the effective flow cross section preferably being significantly larger than the cross section above which the pressure wave reaches the flame flashback 9 .

Die Druckwelle läuft sich in diesen Druckpufferbereichen 11 tot. Zumindest wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle deutlich verzögert, wobei diese Verzögerung ausreichend ist, um gegebenenfalls im Bereich der Medienzu führung angeordnete Ventile (nicht gezeigt) zu schließen. Dabei ist zu bedenken, dass auch schnell schließende Ventile eine gewisse Verschlusszeit benötigen, die ohne die Bereitstellung des Druckpufferbereichs 11 und bei der Verwendung von hochexplosiven Brennstoffen nicht eingehalten werden könnte. Die Druckpufferbereiche können bei anderen Ausfüh rungsformen anders gestaltet sein oder entfallen, wenn die Mikrostruktur auch ohne eine solche Pufferung den auftreten den Druckwellen standhalten kann.The pressure wave runs dead in these pressure buffer areas 11. At least the propagation speed of the pressure wave is significantly delayed, this delay being sufficient to close valves (not shown) arranged in the area of the media feed. It should be borne in mind that even fast-closing valves require a certain shutter speed, which could not be maintained without the provision of the pressure buffer area 11 and when using highly explosive fuels. The pressure buffer areas can be designed differently in other embodiments or can be omitted if the microstructure can withstand the pressure waves occurring without such buffering.

Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht, eine körperliche Realisierung des in Fig. 1 dargestellten Mikrotriebwerks. Die Strukturen des Mikrotriebwerks sind in einer oberen Trägerplatte 13 und in einer unteren Träger platte 14 ausgebildet. Die beiden Trägerplatten 13, 14 beste hen aus einem Trägersubstrat, wie beispielsweise monokristal linem Silizium, Glas oder ähnlichen Materialien, die in der Mikrosystemtechnik gewöhnlicherweise eingesetzt werden. Zur Herstellung der die einzelnen Bestandteile des Mikrotrieb werks bildenden Strukturen werden übliche Herstellungsverfah ren der Mikrosystemtechnik genutzt, beispielsweise Ätzen oder Laserstrukturieren. Nachdem die einzelnen Strukturen in den Trägerplatten erzeugt wurden, werden diese beiden Platten dauerhaft zusammengefügt, so dass zu dem Mikrotriebwerk nur noch über die Medienzuführungen 3 und die Düsenöffnung 2 Zugang beseht. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungs form sind außerdem zwei Elektrodenstäbe vorgesehen, die die Zündeinrichtung 7 bilden. Das Prinzip der elektrischen Zünd einrichtung wird weiter unten detaillierter beschrieben. FIG. 2 shows, in a simplified perspective view, a physical implementation of the microengine shown in FIG. 1. The structures of the microengine are formed in an upper carrier plate 13 and in a lower carrier plate 14 . The two carrier plates 13 , 14 consist of a carrier substrate, such as, for example, monocrystalline silicon, glass or similar materials which are commonly used in microsystem technology. Conventional manufacturing processes of microsystem technology, for example etching or laser structuring, are used to manufacture the structures forming the individual components of the micro-drive mechanism. After the individual structures have been created in the carrier plates, these two plates are permanently joined together, so that access to the microtrive is only possible via the media feeds 3 and the nozzle opening 2 . In the embodiment shown in FIG. 2, two electrode rods are also provided, which form the ignition device 7 . The principle of the electrical ignition device is described in more detail below.

Fig. 3 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die prinzipielle Anordnung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Abweichung zu der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist ein von der Mikrobrennkammer 1 räumlich getrennter Mischbereich 5 vorgesehen, der wiederum von zwei Medienzuführungen 3 gespeist wird. Die Medienzuführungen 3 sind mit Mikroventilen 16 gekoppelt, die als externe oder integrierte Ventile ausgebildet sein können. Die Ventile 16 werden von einer zentralen Steuereinheit angesteuert, um im Mischbereich 5 das gewünschte Mischungsverhältnis einzustel len. Zwischen dem Mischbereich 5 und der Mikrobrennkammer 1 ist weiterhin ein Vorratsbereich 17 positioniert, der über ein weiteres Ventil 18 an die Mikrobrennkammer 1 angeschlos sen ist. Der Vorratsbereich 17 dient der Zwischenspeicherung des vom Mischbereich 5 bereit gestellten Brennstoffgemisches und kann bei abgewandelten Ausführungsformen entfallen. Das weitere Ventil 18 muss so ausgelegt sein, dass es der Druck welle und der Flammenfront aus der Mikrobrennkammer 1 stand hält. Dazu wird es vorzugsweise in die Mikrostruktur inte griert, wie dies bereits oben beschrieben wurde. Fig. 3 shows in a block diagram form, the basic arrangement of a second embodiment of the present invention. In a departure from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a mixing area 5 which is spatially separate from the microcombustion chamber 1 is provided, which in turn is fed by two media feeds 3 . The media feeds 3 are coupled to microvalves 16 , which can be designed as external or integrated valves. The valves 16 are controlled by a central control unit in order to set the desired mixing ratio in the mixing area 5 . Between the mixing area 5 and the micro-combustion chamber 1 , a storage area 17 is also positioned, which is connected to the micro-combustion chamber 1 via a further valve 18 . The storage area 17 serves for the intermediate storage of the fuel mixture provided by the mixing area 5 and can be omitted in the case of modified embodiments. The further valve 18 must be designed so that it withstands the pressure wave and the flame front from the micro-combustion chamber 1 . For this purpose, it is preferably integrated into the microstructure, as has already been described above.

Fig. 4 zeigt eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausfüh rungsform der Erfindung. Das hier veranschaulichte Mikro triebwerk verwendet wie die in Fig. 3 gezeigte Ausführungs form einen von der Mikrobrennkammer 1 getrennten Mischbereich 5, in welchen die Ausgangsstoffe eingeführt werden. Die eigentliche Medienzuführung zur Mikrobrennkammer 1 erfolgt bei dieser Ausführungsform jedoch über einen geschlossenen Ringkanal 19, in welchem ein Kapselmedium geführt ist. Bei dem Kapselmedium kann es sich um eine Flüssigkeit (z. B. Wasser) oder ein inertes Gas (z. B. Stickstoff) handeln. Das vom Mischbereich 5 bereitgestellte Brennstoffgemisch wird in kleinen Portionen, z. B. Gasblasen 20, in das Kapselmedium eingeschlossen und von diesem zur Mikrobrennkammer 1 trans portiert. Die gerichtete Strömung des Kapselmediums kann beispielsweise durch eine Hilfspumpe 21 bewirkt werden. Wenn die eingeschlossenen Gasblasen 20 in der Mikrobrennkammer 1 durch Zündung zur Explosion gebracht werden, entsteht kurz zeitig ein Überdruck, der z. B. zur Auslenkung einer Pumpmembran verwendet werden kann. Anschließend kollabiert die Gasblase - im Fall der Verbrennung von Knallgas zu Wasser, welches sich mit dem Trägermedium vermischt, welches z. B. ebenfalls Wasser sein kann. Durch diese Gestaltung kann der Ringkanal 19 auch als vollständig geschlossenes System ausge bildet werden. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann als Trägermedium aber auch z. B. Stickstoff verwendet werden und die Brennkammer in der oben beschriebenen Weise eine Düsen öffnung besitzen. Fig. 4 shows a schematic diagram of a third embodiment of the invention. The micro-engine illustrated here uses, like the embodiment shown in FIG. 3, a mixing region 5 which is separate from the micro-combustion chamber 1 and into which the starting materials are introduced. In this embodiment, however, the actual media supply to the micro-combustion chamber 1 takes place via a closed ring channel 19 , in which a capsule medium is guided. The capsule medium can be a liquid (e.g. water) or an inert gas (e.g. nitrogen). The fuel mixture provided by the mixing area 5 is in small portions, for. B. gas bubbles 20 , enclosed in the capsule medium and from this to the micro-combustion chamber 1 trans ported. The directional flow of the capsule medium can be brought about, for example, by an auxiliary pump 21 . If the enclosed gas bubbles 20 in the micro-combustion chamber 1 are brought to an explosion by ignition, a short-term excess pressure arises which, for. B. can be used to deflect a pump membrane. Then the gas bubble collapses - in the case of the combustion of oxyhydrogen gas to water, which mixes with the carrier medium, which, for. B. can also be water. With this design, the ring channel 19 can also be formed as a completely closed system. In modified embodiments, however, z. B. nitrogen and the combustion chamber have a nozzle opening in the manner described above.

Fig. 5 zeigt in einer Querschnittsansicht einen Abschnitt der Mikrobrennkammer 1 mit Bereichen der Zündeinrichtung 7. Bei der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine katalytische Zündeinrichtung, die aus zwei Katalysator platten 23 besteht. Dieser in die Mikrobrennkammer 1 inte grierte Katalysator bewirkt eine Zündung des eingebrachten Brennstoffes beim Erreichen einer kritischen Stoffzusammen setzung bzw. einer benötigten Zündtemperatur. Für diese kata lytische Zündung ist keine externe Auslösung erforderlich, was den Aufbau des Mikrotriebwerks vereinfacht. Allerdings ist der Zündzeitpunkt nicht exakt zu bestimmen, so dass diese Zündung vor allem für dynamisch unkritische Systeme einge setzt wird. Bei der Verwendung bestimmter Verbrennungsstoffe (z. B. Silan - SiH₄) kann der Katalysator auch entfallen, da diese Brennstoffe zu einer Selbstentzündung neigen. Fig. 5 shows a cross-sectional view of a portion of the micro-combustion chamber 1 with portions of the igniter. 7 The embodiment shown here is a catalytic ignition device which consists of two catalyst plates 23 . This inte grated in the micro-combustion chamber 1 catalyst causes ignition of the introduced fuel when a critical substance composition or a required ignition temperature is reached. No external triggering is required for this catalytic ignition, which simplifies the construction of the microengine. However, the ignition timing cannot be determined exactly, so that this ignition is used primarily for dynamically non-critical systems. When using certain fuels (e.g. silane - SiH ₄ ), the catalyst can also be omitted, since these fuels tend to self-ignite.

Fig. 6 zeigt in einer Querschnittsansicht eine abgewandelte Ausführungsform der Zündeinrichtung 7. In die Brennkammer 1 sind in diesem Fall 2 Elektroden 24 eingebracht, zwischen deren Spitzen innerhalb der Mikrobrennkammer 1 eine Funkenstrecke ausgebildet ist. Beim Anlegen einer Zündspan nung an die Elektroden 24 erfolgt unter Funkenbildung eine Entladung zwischen den Elektrodenspitzen. Durch die Funkenbildung kommt es zu einer lokalen Überhitzung des in der Mikrobrennkammer 1 enthaltenen Brenngases und damit zur explosiven Entzündung. Die Elektroden 24 können auf verschie dene Weise im Mikrosystem angeordnet sein und unterschied liche Formgebungen aufweisen. Durch die geeignete Positionie rung der Elektroden 24 kann das Zentrum der Explosions verbrennung bestimmt werden, was beispielsweise bei der Anwendung des Mikrotriebwerks in der Raumfahrt Vorteile mit sich bringt. Bei der Steuerung der elektrischen Zündung können die aus Makrosystemen bekannten Vorrichtungen zur Steuerung des Zündzeitpunktes verwendet werden. Fig. 6 shows a cross-sectional view of a modified embodiment of the ignition device. 7 In the combustion chamber 1 2 electrodes 24 are formed in this case, a spark gap is formed within the micro combustion chamber 1 between the tips. When an ignition voltage is applied to the electrodes 24 , a discharge occurs between the electrode tips with the formation of sparks. The spark formation leads to local overheating of the fuel gas contained in the micro-combustion chamber 1 and thus to explosive ignition. The electrodes 24 can be arranged in various ways in the microsystem and can have different shapes. The center of the explosion combustion can be determined by the suitable positioning of the electrodes 24 , which has advantages, for example, when using the micro-engine in space travel. When controlling the electrical ignition, the devices known from macro systems for controlling the ignition timing can be used.

Fig. 7 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine matrixförmige Kopplung mehrerer Mikrotriebwerke 25. Durch die Kopplung einer Vielzahl der Mikrotriebwerke 25 können leistungsfähige Antriebe aufgebaut werden, die beispielsweise herkömmliche Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen ersetzen. Bei derartigen Anwendungsfällen ist durch die Einzelansteuerung der Mikro triebwerke 25 eine nahezu stufenlose Leistungsregelung möglich, so dass aufwendige Getriebe entfallen oder zumindest vereinfacht werden können. Die Kopplung einer Vielzahl von Mikrotriebwerken 25 erhöht außerdem die Betriebssicherheit, da der Ausfall einzelner Mikrotriebwerke nicht zur Funktions unfähigkeit des Gesamtantriebes führt. Fig. 7 is a matrix-shaped coupling shows in a schematic representation of multiple micro-engines 25th By coupling a large number of the micro-engines 25 , high-performance drives can be constructed which, for example, replace conventional internal combustion engines in vehicles. In such applications, an almost stepless power control is possible through the individual control of the micro-engines 25 , so that complex gears can be omitted or at least simplified. The coupling of a large number of micro-drives 25 also increases operational safety, since the failure of individual micro-drives does not lead to the inoperability of the overall drive.

Fig. 8 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Mikroturbine. Mehrere Mikrotriebwerke 25 (oder Gruppen von Mikrosystemen) sind kreisförmig um einen zentralen Rotor 26 angeordnet. Der zentrale Rotor 26 besitzt mehrere Flügelräder 27, auf welche die aus den Düsenöffnungen 2 der Mikrotriebwerke 25 ausge stoßenen Verbrennungsgase auftreffen, wodurch der Rotor 26 in Drehbewegung versetzt wird. Fig. 8 shows a schematic diagram of a micro turbine. A plurality of micro-engines 25 (or groups of microsystems) are arranged in a circle around a central rotor 26 . The central rotor 26 has a plurality of impellers 27 , on which the combustion gases ejected from the nozzle openings 2 of the microengines 25 strike, as a result of which the rotor 26 is set in rotary motion.

Fig. 9 zeigt einer abgewandelten Ausführungsform der Mikro turbine, bei welcher die Positionierung des Rotors 26 und der Mikrotriebwerke 25 umgekehrt wurden, so dass ein um die Mikrotriebwerke 25 umlaufender ringförmiger Rotor 26 vorhan den ist. Eine weitere Besonderheit dieser Ausführungsform besteht darin, dass die zentral angeordneten Mikrotriebwerke 25 zusätzlich verschwenkt werden können, wodurch sich der Auftreffwinkel der aus den Düsenöffnungen ausgeblasenen Verbrennungsgase auf die Flügel- oder Schaufelräder des Rotors ändern lässt. Durch entsprechendes Verschwenken der Mikrotriebwerke kann somit die Drehrichtung des Rotors umge kehrt oder dessen Drehbewegung gebremst werden. Fig. 9 shows a modified embodiment of the micro turbine, in which the positioning of the rotor 26 and the micro-engines 25 have been reversed, so that an annular rotor 26 rotating around the micro-engines 25 is present. Another special feature of this embodiment is that the centrally arranged micro-engines 25 can additionally be pivoted, as a result of which the angle of incidence of the combustion gases blown out of the nozzle openings on the impeller or blade wheels of the rotor can be changed. By correspondingly pivoting the micro-engines, the direction of rotation of the rotor can be reversed or its rotational movement can be braked.

Fig. 10 zeigt die vereinfachte Querschnittsansicht einer Mikropumpe. Die Mikrobrennkammer 1 ist unmittelbar an eine Pumpenmembran 29 gekoppelt. An die andere Seite der Pumpen membran 29 grenzt ein sekundäres Leitungssystem 30 an, in welchem das zu pumpende Sekundärmedium geführt ist. Durch die in der Mikrobrennkammer 1 erzeugte Explosion wird eine Druck welle ausgelöst, die eine Verschiebung der Pumpenmembran 29 zur Folge hat. Das Volumen des Leitungssystem 30 wird damit verkleinert, wodurch das enthaltene Sekundärmedium gepumpt wird. In bekannter Weise ist das Leitungssystem 30 mit Mikro ventilen und dergleichen gekoppelt, um eine dauerhafte Pump funktion zu ermöglichen. Fig. 10 shows the simplified cross-sectional view showing a micro-pump. The micro-combustion chamber 1 is directly coupled to a pump membrane 29 . On the other side of the pump membrane 29 is adjacent to a secondary line system 30 in which the secondary medium to be pumped is guided. By the explosion generated in the micro-combustion chamber 1 , a pressure wave is triggered, which has a displacement of the pump diaphragm 29 . The volume of the line system 30 is thus reduced, as a result of which the secondary medium contained is pumped. In a known manner, the line system 30 is coupled to micro valves and the like, in order to enable a permanent pump function.

Es sind weitere vielfältige Anwendungsfälle denkbar, bei denen das erfindungsgemäße Mikrotriebwerk die benötigte Antriebsenergie bereitstellen kann. Die Antriebsenergie kann in einem unmittelbar angekoppelten mikrotechnischen System verwertet werden oder durch Zusammenschaltung einer Vielzahl von Mikrotriebwerken einer makrotechnischen Anwendung zuge führt werden. Die beschriebenen Einsatzbeispiele verdeutlichen die verschiedenen Möglichkeiten der nachgeordneten Ener gieumsetzung, stellen jedoch keine abschließende Aufzählung der Einsatzmöglichkeiten dar. Die erzeugten Mikroexplosionen können herkömmliche rotatorische Antriebe ersetzen, als Rück stossantriebe in der Raumfahrttechnik eingesetzt werden, Mikropumpen oder Mikroturbinen antreiben oder andere Antriebs-, Erwärmungs- oder Kraftbereitstellungsaufgaben lösen.There are other diverse applications possible which the microengine according to the invention required Can provide drive energy. The drive energy can in a directly connected microtechnical system be recycled or by interconnecting a large number of micro-engines in a macro-technical application leads. The application examples described clarify the different possibilities of the downstream energy implementation, but do not constitute a final list of possible uses. The micro explosions generated can replace conventional rotary drives as a back shock drives are used in space technology, Drive micropumps or microturbines or others Drive, heating or power supply tasks to solve.

Claims

1. Micro engine for the explosive combustion of combustible media, the micro engine comprising the following components:

- a micro-combustion chamber ( 1 );
- a distributor ( 6 ) which is open with a plurality of feed openings in the micro-combustion chamber ( 1 );
- An ignition device ( 7 ) which enables the medium introduced into the microcombustion chamber to be ignited;
- At least one media feed ( 3 ) with a flame check valve ( 9 )

these components being designed as microstructures in a carrier substrate ( 13 , 14 ).

2. Micro-engine according to claim 1, characterized in that it further comprises:

- Two media feeds ( 3 ) for feeding different media;
- At least one pressure buffer area ( 11 ), which provides a cavity in the vicinity of the media feed ( 3 ); and
- A mixing area ( 5 ), which is also formed as a microstructure and is arranged between the media feeds ( 3 ) and the distributor ( 6 ).

3. Micro engine according to claim 1 or 2, characterized in that the micro-combustion chamber ( 1 ) has a nozzle opening ( 2 ) through which the reaction products of the combustion process are released.

4. Micro engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flame flashback consists of a plurality of micro nozzles ( 9 ).

5.Micro-engine for the explosive combustion of combustible media, the micro-engine comprising the following components:

- a micro-combustion chamber ( 1 );
- An ignition device ( 7 ) which enables the medium introduced into the microcombustion chamber to be ignited;
- At least one media feed in which a capsule medium is guided, which encapsulated quantities ( 20 ) of the combustible medium encloses and transported to the micro-combustion chamber ( 1 );

these components being designed as microstructures in a carrier substrate.

6. Micro-engine according to claim 5, characterized in that the capsule medium is pumped by an auxiliary pump ( 21 ) through an annular channel ( 19 ).

7. Micro engine according to claim 5 or 6, characterized records that an oxyhydrogen mixture as the flammable medium and water is used as the capsule medium.

8. Micro engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that a separate from the Mikrobrennkam mer ( 1 ) arranged mixing device ( 5 ) is provided which has at least two media inlets ( 3 ).

9. Microjet according to claim 8, characterized in that it further comprises a storage area ( 17 ) which is arranged between the mixing device ( 5 ) and the micro-combustion chamber ( 1 ) and temporarily stores the media mixture provided by the mixing device ( 5 ).

10. Micro engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the ignition device ( 7 ) contains a catalytic converter ( 23 ) which causes the medium or media mixture to ignite automatically at predetermined conditions in the micro-combustion chamber ( 1 ).

11. Micro engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the ignition device ( 7 ) contains a spark gap ( 24 ) in which an electrical discharge is initiated at the desired ignition point.

12. Micro-engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the ignition device ( 7 ) comprises a laser source which initiates radiation energy into the micro-combustion chamber ( 1 ) at the desired ignition time.

13. Micro engine according to one of claims 1 to 12, characterized characterized that as combustion media gases, Gasge serve mixed or atomized liquids.

14. Micro-engine according to claim 13, characterized in that oxyhydrogen (H ₂ + O2) or silane (SiH ₄ + O ₂ ) are used as the media to be burned.

15. Micro-engine according to one of claims 1 to 14, characterized in that silicon or glass is used as the carrier material ( 13 , 14 ).

16. Drive for machines, vehicles, missiles or the like, characterized in that the drive energy from a plurality of interconnected micro-engines ( 25 ) is provided according to one of claims 1 to 15.

17. A microturbine for generating a rotary movement in a microsystem, characterized in that it consists of a rotor ( 26 ) with impellers ( 27 ) and a plurality of microtrives ( 25 ) arranged around this rotor according to one of claims 1 to 15, the nozzle openings ( 2 ) of the micro-engines ( 25 ) are directed to the impellers ( 27 ) of the rotor ( 26 ).

18. Microturbine according to claim 17, characterized in that within a ring-shaped, movable in two directions of rotation rotor ( 26 ) a plurality of micro-drives ( 25 ) are arranged, at least some of which are adjustable with respect to the direction of their nozzle opening ( 2 ).

19. Micropump with a pump membrane, which acts on a pump of the secondary medium, characterized in that the nozzle opening ( 2 ) of a microengine according to one of claims 1 to 15 is coupled to the pump membrane ( 29 ) in order to be used for the combustion in the Micro combustion chamber ( 1 ) generated pressure waves to act on the pump membrane.