DE10118005B4

DE10118005B4 - Micro engine

Info

Publication number: DE10118005B4
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: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: DE10118005A1

Abstract

Mikrotriebwerk zur explosiven Verbrennung von brennbaren Medien, wobei das Mikrotriebwerk die folgenden Bestandteile umfasst:
– eine Mikrobrennkammer (1);
– einen Verteiler (6), der mit mehreren Zuführöffnungen in die Mikrobrennkammer (1) geöffnet ist;
– mindestens eine Medienzuführung (3) mit einer Flammenrückschlagsperre (9);
dadurch gekennzeichnet, dass:
– die Mikrobrennkammer eine Düsenöffnung (2) besitzt, über welche die Reaktionsprodukte des Verbrennungsprozesses abgegeben werden;
– eine Zündeinrichtung (7) vorgesehen ist, die eine Zündung des in die Mikrobrennkammer eingebrachten Mediums ermöglicht;
– zumindest die Mikrobrennkammer (1), die Medienzuführung (3) und die Düsenöffnung (2) als Mikrostrukturen in einer gemeinsamen Ebene in einem aus zwei Schichten (13, 14) bestehenden Trägersubstrat ausgebildet sind.Micro-engine for explosive combustion of combustible media, the micro-engine comprising the following components:
A micro-combustion chamber (1);
- A manifold (6) which is opened with a plurality of feed openings in the micro-combustion chamber (1);
- At least one media supply (3) with a flame arrester (9);
characterized in that:
- The micro-combustion chamber has a nozzle opening (2) through which the reaction products of the combustion process are discharged;
- An ignition device (7) is provided which allows ignition of the introduced into the micro-combustion chamber medium;
- At least the micro-combustion chamber (1), the media supply (3) and the nozzle opening (2) are formed as microstructures in a common plane in a carrier layer consisting of two layers (13, 14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrotriebwerk zur explosiven Verbrennung von brennbaren Medien.The The present invention relates to a microengine for explosive Combustion of combustible media.

In der Makrotechnik sind verschiedenste Verbrennungsmaschinen bekannt, die als Antrieb oder zur Bereitstellung von Druck oder Wärme dienen. In diesen Makrosystemen werden Flüssigbrennstoffe oder Gasgemische verbrannt, um eine gewünschte Energiemenge bereitzustellen. Der konstruktive Aufwand für Makroverbrennungssystem steigt drastisch, wenn sehr energiereiche Medien verbrannt werden sollen, da die bei der explosionsartigen Verbrennung solcher Medien freigesetzten Energien nur schwer beherrschbar sind.In Macrotechnology, various combustion engines are known which serve as a drive or to provide pressure or heat. In these macro systems, liquid fuels or gas mixtures are used burned to a desired To provide energy. The design effort for Makroverbrennungssystem increases drastically when very high-energy media are to be burnt, since the released in the explosive combustion of such media Energies 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 erforderlich. Teilweise lässt sich dieses Problem nur dadurch beherrschen, dass die zu verbrennenden Medien kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit nachgeführt werden. Eine diskontinuierliche Verbrennung ist dann kaum möglich.special high driving forces are needed, for example, in rocket engines that are highly explosive Gas mixtures burn. When burning such highly explosive Gas mixtures have a particular problem in the high propagation speed the combustion reaction, by the flame propagation speed is described. To the repulse the flame front or explosion front from the combustion chamber in the supply lines or the storage containers, in which the individual gases are stored, prevent special arrangements required. Partially this problem can only be solved dominated by the fact that the media to be burned continuously be tracked at high speed. A discontinuous combustion is then 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 high explosive media may be due to these reasons Microsystems have hardly been performed so far. Because the extremely high Feed rates can not be achieved in microsystems, is a controlled combustion Such media in microsystems have so far failed.

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 SILICONE DEVICES USING WAFER BONDIG AND DEEP REACTIVE ION ETCHING "by Mehra et al., Published in IEEE Journal of Micromechanical Systems, Vol. 8, No. 2, June 1999, a microengineering internal combustion engine is described, in which Hydrogen is burned. In this internal combustion engine takes place a continuous combustion, as a controlled process, in particular the impulsive 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 Verbrennung ausgeführt werden kann, um beliebig nutzbare Antriebskräfte bereitzustellen. Insbesondere wird die impulsweise Verbrennung solcher Medien angestrebt, durch welche eine Steuerung wie in Makroantriebssystemen möglich sein soll.A The object of the present invention is therefore a micro-engine in which, despite the use of highly explosive Media a controlled combustion can be performed to any usable drive forces provide. In particular, the pulsed combustion of such Media aimed through which a control as in macro-drive systems possible should be.

Diese und weitere Aufgaben werden von dem erfindungsgemäßen Mikrotriebwerk mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche 1 bzw. 4 gelöst.These and other objects are of the micro-engine according to the invention with the features of the independent claims 1 and 4 solved.

Diese Gestaltung ermöglicht es, dass innerhalb eines Mikrosystems stark exotherme Reaktionen beherrscht werden können. Durch die besondere Entkopplung zwischen der Mikrobrennkammer und den über die Medienzuführung angeschlossenen Medienreservoire kann eine impulsweise Verbrennung des eingespeisten Mediums bzw. der Mediengemische erfolgen, da das Zurückschlagen der Explosionsfront in das zugeordnete Reservoir verhin dert wird. Die Flammenrückschlagsperre kann dazu z.B. aus mehreren Mikrodüsen oder vergleichbaren Mikrostrukturen ausgebildet sein.These Design allows it is that within a microsystem strongly exothermic reactions can be mastered. Due to the special decoupling between the micro combustion chamber and the over the media supply connected media reservoirs can be a pulsed combustion the fed medium or the media mixtures take place, since the repulse the explosion front is verhin changed in the associated reservoir. The flame arrester lock can be e.g. from several micro-nozzles or comparable microstructures be educated.

Durch die impulsweise Verbrennung ist letztlich eine stufenlose 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 makrotechnische Sicherheitsvorkehrungen ohne weiteres beherrscht werden können, so dass auch im Fehlerfall keine nennenswerten Schäden eintreten.By the pulsed combustion is ultimately a continuous power control of the micro-engine possible. Since the entire combustion system is microfabricated, are very small dimensions of equipment units feasible, so that high security requirements can be met. The Quantity of reacted in the micro-engine medium is so low that the micro-explosions by appropriate macrotechnical safety precautions can be easily controlled, so that even in case of error no significant damage enter.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Mikrotriebwerks besitzt zwei Medienzuführungen für die Zuführung unterschiedlicher 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 Mikrostruktur können unter Einhaltung strenger Sicherheitsanforderungen 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 optimiert werden, da die Erzeugung des stöchiometrischen Mischungsverhältnisses eine optimale Verbrennungsreaktion ermöglicht. Der Druckpufferbereich ist in Form eines Hohlraums in der Nähe der Flammerückschlagsperre zu deren Schutz angeordnet.A particularly expedient embodiment of the micro-engine has two media feeds for the supply of different media, at least one pressure buffer area and a mixing area, wherein the mixing area is likewise designed as a microstructure and is arranged between the media feeds and the distributor. This makes it possible, for example, to introduce two gases into the micro-engine, to mix them in the mixing area, to distribute them evenly in the micro-combustion chamber via the distributor and to ignite them there. By directly mixing within the microstructure, highly explosive gas mixtures can be provided in compliance with stringent safety requirements, so that the mixture can be carried out in the desired stoichiometric ratio of the individual constituents. The We The degree of efficiency of the micro-engine can be optimized in this way, since the generation of the stoichiometric mixture ratio enables an optimal combustion reaction. The print buffer area is arranged in the form of a cavity in the vicinity of the flame retardation barrier for the protection thereof.

Die o.g. Aufgabe wird auch durch ein Mikrotriebwerk gelöst, welches die folgenden Bestandteile umfasst:

• eine Mikrobrennkammer;
• eine Zündeinrichtung, die ein Zündung des in die Mikrobrennkammer eingebrachten brennbaren Mediums ermöglicht; und
• mindestens eine Medienzuführung, in der ein Kapselmedium geführt ist, welches abgekapselte Mengen des brennbaren Mediums umschließt und zur Mikrobrennkammer transportiert;

wobei diese Bestandteile wiederum als Mikrostrukturen in einem Trägersubstrat ausgebildet sind.The above object is also achieved by a micro-engine comprising the following components:

• a micro-combustion chamber;
An ignition device which enables ignition of the combustible medium introduced into the micro-combustion chamber; and
• at least one media supply, in which a capsule medium is guided, which encapsulates encapsulated quantities of the combustible medium and transports them to the micro-combustion chamber;

wherein these components are in turn formed as microstructures in a carrier substrate.

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

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist eine Mischeinrichtung 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 Mikrotriebwerk umgesetzt werden sollen, kann die Zwischenspeicherung des benötigten Gemisches im Vorratsbereich nützlich sein. Unter Umständen ist die Zwischenspeicherung auch erforderlich, um den kurzzeitigen hohen Brennstoffbedarf des Mikrotriebwerks 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 stöchiometrisches 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.at a modified embodiment provided a mixing device, which is separated from the micro-combustion chamber is and has at least two media inputs. It can in the the micro-combustion chamber associated media supply a check valve to be integrated. In particular, it may be appropriate, in addition to a Storage area between the mixing device and the micro-combustion chamber to arrange. If larger quantities a gas mixture are implemented in the micro-engine short term should, the intermediate storage of the required mixture in the storage area useful be. In certain circumstances Caching is also required to short-term to secure high fuel demand of the micro-engine when the Production and provision of the fuel prepared over a longer period must become. In this context, it may be appropriate for example, utilizing solar energy in a hydrolysis cell hydrogen and produce oxygen, being in the micro-engine at a later date a stoichiometric Knallgasgemisch is burned. It should be noted that the microsystem of the invention quite for the combustion of a stoichiometric Oxyhydrogen gas or other similar explosive substances suitable is. In modified embodiments may be at least part of the heat energy generated in the reaction used in reform stages to provide hydrogen.

Um eine gesteuerte Verbrennung im Mikrotriebwerk zu ermöglichen, gestattet die integrierte Zündeinrichtung ein gezieltes, 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 bestimmter 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 Mikrobrennkammer nicht erforderlich sind.Around to allow controlled combustion in the micro-engine allows the integrated ignition device a targeted, impulsive ignition of the to be burned medium in the micro-combustion chamber. Unless it's on the exact determination of the ignition timing does not arrive, the ignition device be formed by a catalyst which in the presence of certain Pressure conditions, certain temperatures and / or a certain mixing ratio the fuel in the microcombustion chamber an automatic ignition of the Mediums or the media mixture causes. The advantage of catalytic ignition is in that extra Controls and external monitoring the circumstances in the micro-combustion chamber are not required.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist die Zündeinrichtung durch eine Funkenstrecke gebildet. Durch einen elektrischen Entladungsvorgang wird dabei zwischen zwei Elektroden ein Zündfunke erzeugt, wodurch insbesondere der Zündzeitpunkt sehr exakt gesteuert werden kann. Die Erzeugung der benötigten 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.at a modified embodiment the ignition device formed by a spark gap. By an electric discharge process is in this case generates a spark between two electrodes, which in particular the ignition very can be controlled exactly. The generation of the required electrodes and the feeder the ignition current do not cause any difficulties in microstructures as a carrier material used for example from semiconductor technology known materials can be in which current paths can be formed by doping.

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 Halbleiterlaser ließe sich ohne weiteres in die Mikrostruktur integrieren.at again modified embodiments can also other ignition devices be provided, for example, a laser source, the radiation energy into the micro-combustion chamber to the combustion process start. A semiconductor laser could be easily in the Integrate microstructure.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikrotriebwerk können unterschiedlichste Anwendungen realisiert werden. Beispielsweise lassen sich mehrere Mikrotriebwerke ketten- oder matrixförmig miteinander verkoppeln, um einen leistungsfähigen Antrieb bereitzustellen, der auch in makrotechnischen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, z.B. zum Antrieb von Maschinen, Fahrzeugen, Flugkörpern oder dergleichen. Die Leistungssteuerung solcher Antriebe ist über die Steuerung der Zündzeitpunkte, 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 redundanten Antriebssysteme werden beispielsweise in der Raumfahrttechnik bevorzugt. In diesen Anwendungsbereichen erweist es sich auch als besonders vorteilhaft, dass das bereitgestellte Mikrotriebwerk mit hohem Wirkungsgrad und hoher Energiedichte arbeitet. Die Masse der in den Weltraum zu transportierenden Stoffe kann daher geringer gehalten werden, als bei den in der Raumfahrt bislang eingesetzten Antrieben.With the micro-engine according to the invention a variety of applications can be realized. For example, a plurality of microturbines can be coupled together in a chain or matrix fashion in order to provide a powerful drive which can also be used in macrotechnical applications, for example for driving machines, vehicles, missiles or the like. The power control of such drives is easily possible via the control of the ignition times, ignition intervals and the amounts of fuel used. The susceptibility to failure of such drives is very low, since in the coupling of a plurality of micro-engines of the drive generated remains functional, even if some micro-engines fail. Such redundant drive systems are preferred, for example, in space technology. In these applications, it is also found to be particularly advantageous that the microturbus provided operates with high efficiency and high energy density. The mass of substances to be transported into space can therefore be lower than with the drives used so far in space.

Für einen anderen Anwendungsfall können mehrere Mikrotriebwerke 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.For one another use case can be several Micro-engines assembled with a rotor to a microturbine become. Likewise, it is conceivable that the micro-engine as a drive for a micropump to use, with the nozzle opening of the micro-engine To couple to a diaphragm of the pump.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further Advantages, details and further developments result from the following description of preferred embodiments of the invention, with reference to the drawing. Show it:

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

2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer körperlichen Realisierung des Mikrotriebwerks aus 1 in einem mikrotechnischen Trägersubstrat; 2 a simplified perspective view of a physical realization of the micro-engine from 1 in a microtechnical carrier substrate;

3 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Mikrotriebwerks; 3 a schematic diagram of a second embodiment of the micro-engine;

4 eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform des Mikrotriebwerks mit einem Kapselmedium, welches in einem Ringkanal geführt ist; 4 a schematic representation of a third embodiment of the micro-engine with a capsule medium, which is guided in an annular channel;

5 eine Schnittansicht einer Mikrobrennkammer mit einer katalytischen Zündeinrichtung; 5 a sectional view of a microcombustion chamber with a catalytic igniter;

6 eine Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Mikrobrennkammer mit einer elektrischen Zündeinrichtung; 6 a sectional view of a modified embodiment of the micro-combustion chamber with an electric ignition device;

7 eine Prinzipdarstellung einer aus mehreren Mikrotriebwerk zusammengesetzten Matrix zur Bildung eines Makroantriebes; 7 a schematic diagram of a composite of several micro-engine matrix to form a macro-drive;

8 eine Prinzipdarstellung einer ersten Mikroturbine, die mehrere Mikrotriebwerke und einen zentralen Rotor verwendet; 8th a schematic representation of a first micro-turbine, which uses multiple micro-engines and a central rotor;

9 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Mikroturbine, die mehrere Mikrotriebwerke und einen ringförmigen Rotor verwendet; 9 a schematic representation of a second micro-turbine, which uses a plurality of micro-engines and an annular rotor;

10 eine vereinfachte Schnittansicht einer Mikropumpe, die als Pumpenantrieb das Mikrotriebwerk verwendet. 10 a simplified sectional view of a micropump, which uses as a pump drive the micro-engine.

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. Ausgangsseitig mündet die Mikrobrennkammer 1 in eine Düsenöffnung 2, aus welcher während bzw. nach Abschluss des Verbrennungsvor gangs die Reaktionsprodukte abgegeben werden. Die geometrische Gestaltung der Düsenöffnung 2 ist abhängig vom speziellen Einsatzfall des Mikrotriebwerks, von den verwendeten Verbrennungsstoffen und von den gewünschten Druckverhältnissen in der Mikrobrennkammer. Generell können auch geschlossene 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 1 gezeigten Beispiel werden zwei unterschiedliche Ausgangsstoffe M1 und M2 über die Medienzuführungen 3 in das Mikrotriebwerk eingeleitet. Nach Ablauf der Verbrennungsreaktion wird aus der Düsenöffnung 2 das Reaktionsprodukt M3 abgegeben. 1 shows a schematic diagram of a micro-engine, which is designed as a microstructure in a carrier substrate. The micro-engine has a micro-combustion chamber 1 , which is created as a cavity in the microstructure. On the output side, the micro-combustion chamber opens 1 in a nozzle opening 2 from which the reaction products are released during or after completion of the combustion process. The geometric design of the nozzle opening 2 depends on the specific application of the micro-engine, the combustion materials used and the desired pressure conditions in the micro-combustion chamber. In general, closed systems can also be used if the reaction products are kept in a closed material cycle (see below). Furthermore, the micro-engine in Darge presented embodiment has two media feeds 3 through which the fuels are supplied. In the in 1 shown example, two different starting materials M1 and M2 via the media feeds 3 introduced into the micro-engine. After the combustion reaction is out of the nozzle opening 2 the reaction product M3 delivered.

Die Ausgangsstoffe M1 und M2 können beispielsweise Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) oder Silan (SiH₄) und Sauerstoff 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 Medienzuführungen 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 starting materials must be mixed as uniformly as possible in a stoichiometric ratio to ensure an optimal combustion reaction. For this, in the illustrated embodiment, a mixing area 5 provided in the two media feeds 3 lead.

Untersuchungen haben gezeigt, das zu einer Optimierung des Wirkungsgrades vor der Zündung des Verbrennungsvorgangs eine gleichmäßige Verteilung der Verbrennungsstoffe in der Mikrobrennkammer 1 erforderlich ist. Um diese Gleichverteilung zu erzielen, ist ein Verteiler 6 an den Mischbereich 5 angekoppelt, 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 Verbrennungsstoffe in die Mikrobrennkammer 1 zu gewährleisten. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Kanalquerschnitte im zentralen Bereich des Verteilers 6 kleiner als die Kanalquerschnitte in den Randbereichen. Dies ist aufgrund des erhöhten dynamischen Druckes im zentralen Bereich erforderlich, um das durch die einzelnen Kanäle strömende Volumen möglichst gleichmäßig zu gestalten.Studies have shown that to optimize the efficiency before the ignition of the combustion process, a uniform distribution of the combustion materials in the microcombustion chamber 1 is required. To achieve this equal distribution is a distributor 6 to the mixing area 5 coupled, so that the starting materials the distributor 6 must flow through to the microburner 1 to get. In the microstructure becomes the distributor 6 formed by a plurality of fine channels having different cross-sections, to ensure a uniform flow of the combustion materials into the micro-combustion chamber 1 to ensure. At the in 1 In the embodiment shown, the channel cross sections are in the central region of the distributor 6 smaller than the channel cross sections in the border areas. This is necessary due to the increased dynamic pressure in the central area 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 integriert. Der mögliche Aufbau dieser Zündeinrichtung wird weiter unter beschrieben.When the fuel enters the micro-combustion chamber 1 have been initiated, the combustion process must be ignited. This is in the micro-combustion chamber 1 an ignition device 7 integrated. 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 Knallgas oder Silan beherrscht werden. Bei der explosionsartigen Verbrennung dieser Stoffe muss einerseits der Flammenrückschlag 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 Flammenrückschlagsperre 9 besteht aus einer Vielzahl von Mikrodüsen 10, die in der Mikrostruktur ausgebildet sind, oder hinsichtlich ihrer Wirkung vergleichbaren Mikrostrukturen. Dabei werden die Mikrodüsen durch Kanäle mit sich in Strömungsrich tung verringerndem Querschnitt gebildet. Auf der nach innen gerichteten Seite der Flammenrückschlagsperre 9 entsteht dadurch ein feinporiges Gitter, welches den gesamten Querschnitt der Medienzuführung 3 verschließt. Wenn sich die Flammenfront in der Mikrobrennkammer anfangs in alle Richtungen gleichmäßig ausbreitet, wird ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit zuerst an der Mikrostruktur des Verteilers 6 reduziert. Der sich in Richtung zu den Medienzuführungen 3 verringernde Querschnitt bedingt einen erhöhten Staudruck, der der Ausbreitung der Flammenfront in dieser Richtung ebenfalls 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 highly exothermic combustion reaction takes place, in which, depending on the starting materials used, considerable energy is released. Preferably, gases or gas mixtures are burned in the micro-combustion chamber. By the micro-engine reactions of high-energy substance mixtures, such as oxyhydrogen or silane can be mastered. In the explosive combustion of these substances, on the one hand, the flashback into the connected fabric reservoirs must be prevented and, on the other hand, the high explosion pressure must be withstood by the components of the microturbine. A flashback becomes effective by a flashback 9 prevents in any media feed 3 is integrated. The flame arrester lock 9 consists of a large number of micro-jets 10 which are formed in the microstructure, or with respect to their effect comparable microstructures. The micro-jets are formed by channels with in Strömungsrich direction reducing cross-section. On the inward side of the flame arrester 9 This creates a fine-pored grid, which covers the entire cross-section of the media feed 3 closes. If the flame front in the microcombustion chamber initially spreads uniformly in all directions, its propagation velocity first becomes due to the microstructure of the manifold 6 reduced. Towards the media feeds 3 decreasing cross-section causes an increased back pressure, which also counteracts the propagation of the flame front in this direction. Finally, the flame front hits the finely porous grid of the flame arrester 9 on. At this point, the flame front stops, preventing the explosion from entering the outer areas of the media supply 3 continues.

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 blast wave occurring during the explosion. To destroy the relatively fine structures of the flame arrester 9 It is also close to each media feeder to prevent the remaining blast 3 a print buffer area 11 arranged, each of which provides a cavity, wherein the effective flow cross-section is preferably substantially greater than the cross section, over which the pressure wave, the flame arrester 9 reached.

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 Medienzuführung angeordnete Ventile (nicht gezeigt) zu schließen. Dabei ist zu bedenken, dass auch schnell schließende Ventile eine gewisse Verschlusszeit benötigen, die ohne die Bereit stellung des Druckpufferbereichs 11 und bei der Verwendung von hochexplosiven Brennstoffen nicht eingehalten werden könnte. Die Druckpufferbereiche können bei anderen Ausführungsformen anders gestaltet sein oder entfallen, wenn die Mikrostruktur auch ohne eine solche Pufferung den auftretenden Druckwellen standhalten kann.The pressure wave runs in these pressure buffer areas 11 dead. At least the propagation speed of the pressure wave is significantly delayed, this delay being sufficient to close optionally arranged in the region of the media supply valves (not shown). It should be remembered that even fast-closing valves require a certain shutter speed, without the provision of the pressure buffer area 11 and could not be complied with when using high-explosive fuels. The print buffer areas may be different in other embodiments or omitted if the microstructure can withstand without any such buffering the pressure waves occurring.

2 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht, eine körperliche Realisierung des in 1 dargestellten Mikrotriebwerks. Die Strukturen des Mikrotriebwerks sind in einer oberen Trägerplatte 13 und in einer unteren Trägerplatte 14 ausgebildet. Die beiden Trägerplatten 13, 14 bestehen aus einem Trägersubstrat, wie beispielsweise monokristallinem Silizium, Glas oder ähnlichen Materialien, die in der Mikrosystemtechnik gewöhnlicherweise eingesetzt werden. Zur Herstellung der die einzelnen Bestandteile des Mikrotriebwerks bildenden Strukturen werden übliche Herstellungsverfahren 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 2 dargestellten Ausführungsform sind außerdem zwei Elektrodenstäbe vorgesehen, die die Zündeinrichtung 7 bilden. Das Prinzip der elektrischen Zündeinrichtung wird weiter unten detaillierter beschrieben. 2 shows in a simplified perspective view, a physical realization of the in 1 shown micro-engine. The structures of the micro-engine are in an upper support plate 13 and in a lower carrier plate 14 educated. The two carrier plates 13 . 14 consist of a carrier substrate, such as monocrystalline silicon, glass or similar materials, which are commonly used in microsystems technology. For the production of the individual components of the micro-engine forming structures conventional production methods of microsystems technology are used, for example, etching or laser structuring. After the individual structures have been produced in the carrier plates, these two plates are permanently joined together, so that only the media feeds to the micro-engine 3 and the nozzle opening 2 Access is visible. At the in 2 illustrated embodiment, two electrode rods are also provided, which the ignition device 7 form. The principle of the electrical ignition device will be described in more detail below.

3 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die prinzipielle Anordnung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Abweichung zu der in den 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 einzustellen. Zwischen dem Mischbereich 5 und der Mikrobrennkammer 1 ist weiterhin ein Vorratsbereich 17 positioniert, der über ein weiteres Ventil 18 an die Mikrobrennkammer 1 angeschlossen 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 Druckwelle und der Flammenfront aus der Mikrobrennkammer 1 standhält. Dazu wird es vorzugsweise in die Mikrostruktur integriert, wie dies bereits oben beschrieben wurde. 3 shows in block diagram form the basic arrangement of a second embodiment of the present invention. In deviation to that in the 1 and 2 The embodiment shown is one of the micro-combustion chamber 1 spatially separated mixing area 5 provided in turn by two media feeders 3 is fed. The media feeds 3 are with micro valves 16 coupled, which may be formed as external or integrated valves. The valves 16 are controlled by a central control unit in the mixing area 5 to set the desired mixing ratio. Between the mixing area 5 and the microburner 1 is still a storage area 17 positioned over another valve 18 to the microburner 1 connected. The storage area 17 serves the intermediate storage of the mixing area 5 provided fuel mixture and can be omitted in modified embodiments. The other valve 18 must be designed so that it is the pressure wave and the flame front from the micro-combustion chamber 1 withstand. For this purpose, it is preferably integrated into the microstructure, as already described above.

4 zeigt eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Das hier veranschaulichte Mikrotriebwerk verwendet wie die in 3 gezeigte Ausführungsform 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 transportiert. 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 kurzzeitig ein Überdruck, der z.B. zur Auslenkung einer Pumpmem bran 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 ausgebildet werden. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann als Trägermedium aber auch z.B. Stickstoff verwendet werden und die Brennkammer in der oben beschriebenen Weise eine Düsenöffnung besitzen. 4 shows a schematic diagram of a third embodiment of the invention. This caused Illustrated micromotor used as in 3 embodiment shown one of the micro-combustion chamber 1 separate mixing area 5 in which the starting materials are introduced. The actual media supply to the micro-combustion chamber 1 takes place in this embodiment, however, via a closed annular channel 19 , in which a capsule medium is guided. The capsule medium may be a liquid (eg water) or an inert gas (eg nitrogen). That of the mixing area 5 provided fuel mixture is in small portions, eg gas bubbles 20 , enclosed in the capsule medium and from there to the micro-combustion chamber 1 transported. The directed flow of the capsule medium can, for example, by an auxiliary pump 21 be effected. If the trapped gas bubbles 20 in the microburner 1 caused by ignition to explode, creates a temporary overpressure, which can be used for example for the deflection of a Pumpmem bran. Subsequently, the gas bubble collapses - in the case of combustion of oxyhydrogen gas to water, which mixes with the carrier medium, which may also be water, for example. By this design, the annular channel 19 be formed as a completely closed system. In modified embodiments, however, it is also possible for example to use nitrogen as the carrier medium and to have the combustion chamber in the manner described above a nozzle opening.

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 Katalysatorplatten 23 besteht. Dieser in die Mikrobrennkammer 1 integrierte Katalysator bewirkt eine Zündung des eingebrachten Brennstoffes beim Erreichen einer kritischen Stoffzusammensetzung bzw. einer benötigten Zündtemperatur. Für diese katalytische 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 eingesetzt wird. Bei der Verwendung bestimmter Verbrennungsstoffe (z.B. Silan – SiH₄) kann der Katalysator auch entfallen, da diese Brennstoffe zu einer Selbstentzündung neigen. 5 shows in a cross-sectional view a portion of the micro-combustion chamber 1 with areas of the ignition device 7 , In the embodiment shown here, it is a catalytic igniter consisting of two catalyst plates 23 consists. This in the microburner 1 integrated catalyst causes ignition of the introduced fuel when reaching a critical composition of matter or a required ignition temperature. For this catalytic ignition, no external triggering is required, which simplifies the construction of the micro-engine. However, the ignition timing can not be determined exactly, so that this ignition is used primarily for dynamically uncritical systems. When using certain combustion materials (eg silane - SiH ₄ ), the catalyst can also be omitted, since these fuels tend to self-ignite.

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 Zündspannung an die Elektroden 24 erfolgt unter Funkenbildung eine Entladung zwischen den Elektrodenspitzen. Durch die Funken bildung kommt es zu einer lokalen Überhitzung des in der Mikrobrennkammer 1 enthaltenen Brenngases und damit zur explosiven Entzündung. Die Elektroden 24 können auf verschiedene Weise im Mikrosystem angeordnet sein und unterschiedliche Formgebungen aufweisen. Durch die geeignete Positionierung der Elektroden 24 kann das Zentrum der Explosionsverbrennung 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. 6 shows in a cross-sectional view of a modified embodiment of the ignition device 7 , In the combustion chamber 1 are in this case 2 electrodes 24 introduced, between the tips within the microcombustion chamber 1 a spark gap is formed. When applying an ignition voltage to the electrodes 24 Sparking creates a discharge between the electrode tips. Due to the spark formation, there is a local overheating of the micro combustion chamber 1 contained fuel gas and thus the explosive ignition. The electrodes 24 can be arranged in different ways in the microsystem and have different shapes. By the appropriate positioning of the electrodes 24 the center of explosion combustion can be determined, which, for example, has advantages in the application of the micro-engine in aerospace. In controlling the electric ignition, the devices known from macrosystems can be used to control the ignition timing.

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 Mikrotriebwerke 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 Funktionsunfähigkeit des Gesamtantriebes führt. 7 shows a schematic diagram of a matrix-shaped coupling of several micro-engines 25 , By coupling a variety of micro-engines 25 For example, it is possible to set up powerful drives that, for example, replace conventional internal combustion engines in vehicles. In such applications is by the individual control of the micro-engines 25 a nearly continuous power control possible, so that expensive gear can be omitted or at least simplified. The coupling of a variety of micro-engines 25 also increases operational safety, since the failure of individual micro-engines does not lead to the inoperability of the overall drive.

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 ausgestoßenen Verbrennungsgase auftreffen, wodurch der Rotor 26 in Drehbewegung versetzt wird. 8th shows a schematic diagram of a microturbine. Several micro-engines 25 (or groups of microsystems) are circular about a central rotor 26 arranged. The central rotor 26 has several impellers 27 on which the from the nozzle openings 2 the micro-engines 25 ejected combustion gases impinge, causing the rotor 26 is set in rotary motion.

9 zeigt einer abgewandelten Ausführungsform der Mikroturbine, bei welcher die Positionierung des Rotors 26 und der Mikrotriebwerke 25 umgekehrt wurden, so dass ein um die Mikrotriebwerke 25 umlaufender ringförmiger Rotor 26 vorhanden 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 umgekehrt oder dessen Drehbewegung gebremst werden. 9 shows a modified embodiment of the microturbine, in which the positioning of the rotor 26 and the micro-engines 25 were reversed, so that one around the micro-engines 25 circumferential annular rotor 26 is available. Another special feature of this embodiment is that the centrally located micro-engines 25 can additionally be pivoted, whereby the angle of incidence of the blown out of the nozzle openings combustion gases can be changed to the blade or paddle wheels of the rotor. By corresponding pivoting of the micro-thrusters, the direction of rotation of the rotor can thus be reversed or its rotational movement can be braked.

10 zeigt die vereinfachte Querschnittsansicht einer Mikropumpe. Die Mikrobrennkammer 1 ist unmittelbar an eine Pumpenmembran 29 gekoppelt. An die andere Seite der Pumpenmembran 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 Druckwelle 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 Mikroventilen und dergleichen gekoppelt, um eine dauerhafte Pumpfunktion zu ermöglichen. 10 shows the simplified cross-sectional view of a micropump. The microburner 1 is directly to a pump diaphragm 29 coupled. To the other side of the pump diaphragm 29 borders a secondary line system 30 on, in which the secondary medium to be pumped is guided. By in the microburner 1 generated Explosion is triggered by a pressure wave, which causes a displacement of the pump diaphragm 29 entails. The volume of the pipe system 30 is thus reduced, whereby the contained secondary medium is pumped. In a known manner, the conduit system 30 coupled with microvalves and the like to allow a permanent pumping 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 zugeführt werden. Die beschriebenen Einsatzbeispiele verdeutli chen die verschiedenen Möglichkeiten der nachgeordneten Energieumsetzung, stellen jedoch keine abschließende Aufzählung der Einsatzmöglichkeiten dar. Die erzeugten Mikroexplosionen können herkömmliche rotatorische Antriebe ersetzen, als Rückstossantriebe in der Raumfahrttechnik eingesetzt werden, Mikropumpen oder Mikroturbinen antreiben oder andere Antriebs-, Erwärmungs- oder Kraftbereitstellungsaufgaben lösen.It are more diverse Possible applications, in which the micro-engine according to the invention the needed Can provide drive power. The drive energy can in be used in a directly coupled microtechnical system or by interconnecting a variety of microengines be supplied to a macrotechnical application. The described examples of use illustrate the different possibilities of the subordinate ones Energy conversion, but do not provide a conclusive list of possible uses The microexplosions produced can be conventional rotary drives replace, as recoil drives be used in space technology, micropumps or microturbines drive or other drive, warming or power delivery tasks to solve.

Claims

Micro-engine for explosive combustion of combustible media, the micro-engine comprising the following components: - a micro-combustion chamber ( 1 ); - a distributor ( 6 ), with several feed openings in the micro-combustion chamber ( 1 ) is open; At least one media feed ( 3 ) with a flame arrester ( 9 ); characterized in that: - the microcombustion chamber has a nozzle opening ( 2 ) through which the reaction products of the combustion process are discharged; An ignition device ( 7 ) is provided which allows ignition of the medium introduced into the micro-combustion chamber; At least the micro-combustion chamber ( 1 ), the media feeder ( 3 ) and the nozzle opening ( 2 ) as microstructures in a common plane in one of two layers ( 13 . 14 ) existing carrier substrate are formed.

Micro-engine according to claim 1, characterized in that it further comprises: - two media feeds ( 3 ) for supplying different media; At least one print buffer area ( 11 ) located near the media feed ( 3 ) provides a cavity; and - a mixing area ( 5 ), which is also designed as a microstructure and between the media feeds ( 3 ) and the distributor ( 6 ) is arranged.

Micro-engine according to claim 1 or 2, characterized in that the flame arrestor from a plurality of micro-nozzles ( 9 ) consists.

Micro-engine for explosive combustion of combustible media, the micro-engine comprising the following components: - a micro-combustion chamber ( 1 ); An ignition device ( 7 ), which allows ignition of the introduced into the micro-combustion chamber medium; At least one media feed, in which a capsule medium is guided, which contains encapsulated quantities ( 20 ) of the combustible medium and to the micro-combustion chamber ( 1 ) transported; wherein these components are formed as microstructures in a carrier substrate.

Micro-engine according to claim 4, characterized in that the capsule medium from an auxiliary pump ( 21 ) through an annular channel ( 19 ) is pumped.

Micro-engine according to claim 4 or 5, characterized that as a combustible medium, a blast gas mixture and as a capsule medium Water is used.

Micro-engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that a separate from the micro-combustion chamber ( 1 ) arranged mixing device ( 5 ), the at least two media inputs ( 3 ) owns.

Micro-engine according to claim 7, characterized in that it further comprises a storage area ( 17 ) located between the mixing device ( 5 ) and the micro-combustion chamber ( 1 ) and that of the mixing device ( 5 ) intermediately stores provided media mixture.

Micro-engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ignition device ( 7 ) a catalyst ( 23 ) at predetermined ratios in the microcombustion chamber ( 1 ) causes an automatic ignition of the medium or media mixture.

Micro-engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ignition device ( 7 ) a spark gap ( 24 ), in which an electrical discharge is initiated at the desired ignition timing.

Micro-engine according to one of claims 1 to 8, 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.

Micro-engine according to one of claims 1 to 11, characterized in that as combustion media gases, gas mixtures or atomized liquids serve.

Micro-engine according to claim 12, characterized in that as gas to be burned explosive gas (H ₂ + O ₂ ) or silane (SiH ₄ + O ₂ ) are used.

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

Micro-engine according to one of claims 1 to 3 or 7 to 14, insofar as they are dependent on claim 1, characterized in that it is opposite a rotor ( 26 ) is arranged a microturbine, wherein its nozzle opening ( 2 ) on the impellers ( 27 ) of the rotor ( 26 ).

Micro-engine according to one of claims 1 to 3 or 7 to 14, insofar as they are dependent on claim 1, characterized in that it is mounted on a ring-shaped rotor (2) which is movable in two directions of rotation ( 26 ) and with regard to the discharge direction of its nozzle opening ( 2 ) is adjustable.

Microengine according to one of claims 1 to 3 or 7 to 14, insofar as these relate to claim 1, characterized in that the nozzle opening ( 2 ) to a pumping membrane ( 29 ) is coupled to a micropump to prevent the combustion in the micro-combustion chamber ( 1 ) caused pressure waves to act on this pumping membrane.