DE102005044401A1

DE102005044401A1 - Wasser-Explosions-Motor Verfahren und Vorrichtung

Info

Publication number: DE102005044401A1
Application number: DE200510044401
Authority: DE
Inventors: Manfred Buesselmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

Das Verfahren betrifft die Herstellung von überhitztem Dampf in einem Motor, in dem ein hoch verdichtetes Wasser in ein sehr heißes Öl, das sich im Motor befindet, eingedüst wird, was eine explosionsartige Verdampfung zur Folge hat. DOLLAR A Dieser Vorgang soll in einem eigens dafür entwickelten Rotations-Translations-Motor stattfinden, um die Schubkraft des Dampfes maximal zu nutzen. DOLLAR A Der Motor soll mindestens zwei Zylinder in kreisrunder Querschnittsform (10) besitzen, in denen die Antriebswelle (11) außermittig angeordnet ist. Auf der Antriebswelle befindet sich ein Läufer (12), der mit einem Element (16) verbunden ist, das durch die Antriebswelle (11) gesteckt ist und in ihr hin- und herbewegt werden kann, aber an seinen Enden mit dem Läufer (12) fest verankert ist. Der Läufer (10) besitzt an seinen beiden Enden eine speziell entwickelte 3-Rollen-Dichtung (13), die in der Lage ist, den Läufer (10) zu verlängern und zu verkürzen, was bei der anaxialen Anordnung der Antriebswelle (11) in einen kreisrunden Zylinder (10) erforderlich ist. Der Läufer (10) hat eine längliche, elyptische Form und trennt den Zylinderraum (10) in zwei sich vergrößernde und verkleinernde Arbeitsräume A und B.

Description

Beim herkömmlichen Benzin- oder Diesel-Verbrennungs-Motor entstehen nicht nur schädliche Abgase, sondern auch ca. 50% des Kraftstoffes verwandeln sich beim Verbrennungsvorgang in Wärme, die nicht dem Antrieb des Motors dient, sondern durch Kühlung vernichtet werden muss um den Motor nicht zu überhitzen. Außerdem erfordern die Motoren einen umfangsreichen, technischen Aufwand für Kurbelwelle, Nockenwelle und Ventile die Kosten verursachen, Verschleiß unterliegen und Gewicht mit sich bringen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zustellen, die Nachteile der Verbrennungsmotoren zu überwinden. Sie erreicht dies mit einer Wasserexplosion und einem dafür geeigneten Motor. Wasser wird mit hohen Druck in ein heißes Öl eingedüst, sodass es in 1μm³ kleine Tröpfchen zerreißt, die sofort explosionsartig in überhitzten Dampf übergehen. Dieses innovative Verfahren hebt fast alle negativen Begleiterscheinungen der Verbrennungsmotoren auf.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein auf 600° Celsius erhitztes Öl in den Motor geleitet, in das Wasser, das mit 1500 bar Druck beaufschlagt wurde eingedüst wird (Anspruch 1a und 1b).

Nach unseren wissenschaftlichen Versuchen und den physikalischen Gesetzen wird das Wasser unter diesem Bedingungen sofort in 1μm³ kleine Tröpfchen zerreißen, sodass aus 1mm³ Wasser 1 Milliarde Tröpfchen entstehen. Die dadurch erzielte Vergrößerung der Wasseroberfläche hat zur Folge, dass die Tröpfchen explosionsartig in überhitzten Dampf übergehen (Ansprüche 1 bis 2).

Es war erforderlich einen geeigneten Motor zu entwickeln, in welchen der Dampf Arbeit verrichten kann (Anspruch 3) .Der Dampf bewegt den Rotations-Translations-Läufer eine Halbe Umdrehung der Antriebswelle vorwärts. Dann wird der Dampf und das heiße Öl durch die Auslassöffnung in der Seitenwand des Motors vom Läufer in eine Durchlauf- Zentrifuge gedrückt, die Dampf und Öl trennt. Das zurückgewonnene Öl fließt ohne Verluste in den Kreislauf zurück, während der Dampf zum Auspuff geleitet wird (Anspruch 4).

Das zurückgeflossene Öl wird wieder auf 600° Celsius erhitzt. Damit keine Wärme unnötig verloren geht, ist die gesamte Vorrichtung, also Motor, Zentrifuge, Leitungen und Ölbehälter inklusive Brenner, der das Öl erhitzt, in einer Isolierkapsel eingeschlossen. Das gesamte System befindet sich also in optimaler Weise in einer Betriebstemperatur von 600° Celsius (Anspruch 5).

Die erforderliche Konstruktion ist wie folgt konstruiert und wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:
1 das Funktionsprinzip des Wasser-Explosions-Motors;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch Gehäuse und Rotations-Läufer, sowie der Antriebswelle und der Pleuel-Platte;
3 eine perspektivische Darstellung des Gehäusblockes und der Seitenwand;
4 eine perspektivische Darstellung der Dichtrollen, des Läufers und der Antriebswelle mit eingesteckten Pleuel-Platten
5 eine schematische, mögliche Anordnung der Vorrichtung im Isolierkasten;
In einem kreisrunden Zylinder (10), der von beiden Seiten mit einer Seitenwand (33) verschlossen ist, in der die Lagerung der Antriebswelle (11) außermittig angeordnet ist, bewegt sich der Rotations-Oszillations-Läufer (12). Der Läufer hat die Form einer Elypse die an beiden Enden mit einer speziell entwickelten Dichtung aus drei Rollen (13) bestehend abgedichtet wird. Durch die außermittige Anordnung der Antriebswelle (11) in einem kreisrunden Zylinder (10) muss der Läufer (12) in jeder Stellung seiner Rotation unterschiedlich lang sein um die Abdichtung zur Zylinderwand zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch die 3-Rollen-Dichtung (13) erfüllt, dar gestellt in 4 unterschiedlichen Positionen des Umlaufes in 1a bis 1d.
Durch die Antriebswelle (11) wird innerhalb des Läufers (12), der in der Mitte einen Freiraum (14) besitzt, eine bewegliche Pleuel-Platte (16) gesteckt, die mit dem Läufer verbunden ist und mit der er seine Oszillations-Translation-Bewegung ausführen kann um die Antriebswelle in Drehbewegung zu versetzen.
In der Seitenwand (33) des Gehäuses (32) befinden sich die Öffnungen für Auslass von Dampf und Öl (35) sowie der Öleinlass (36) und für die Wassereinspritzung (37), außerdem die Bohrung (34) für die Lagerung der Antriebswelle. Aus einem Vorratsbehälter (53c) wird das auf 600° Celsius erwärmte Öl mittels einer Pumpe durch den Öleinlass (36) in den Zylinder (31) gedrückt. Der Öleinlass (36) ist durch den Läufer verschlossen und nur geöffnet, wenn die im Läufer ausgefräste Vertiefung (17), als gestrichelte Fläche dargestellt, bei seiner Drehung über den Öleinlass (36) hinweg streicht.
Die Einspritzung des Wassers mit einem Druck von ca. 1500 bar erfolgt wenn ausreichend Öl in der Kammer A, die sich zwischen Läufer und Zylinderwand bildet vorhanden ist.
Zweckmäßigerweise wenn der Läufer von der Position Null (1a) um 45° weiter gelaufen ist (1b) und die Seitenwand des Läufers den Öleinlass wieder verschließt. Nach den physikalischen Gesetzen zerreißt das mit 1500 bar Druck eingespritzte Wasser im Öl, das unter Umweltdruck von ca. 1 bar Druck steht, in 1μm³ kleine Tröpfchen. Das heißt aus 1mm³ Wasser entstehen ca. 1 Milliarde Tröpfchen, die sich in dem auf 600° Celsius erhitzten Öl, sofort explosionsar tig in überhitzten Dampf umwandeln. Welche Kraft Dampf entwickelt ist aus herkömmlichen Dampfmaschinen bekannt.
Der Auslass für Dampf und Öl (35) ist permanent geöffnet. Während der Läufer in der Kammer A unter Dampfdruck steht, presst er in der gegenüberliegenden Kammer B das Dampf-Öl-Gemisch aus. Das bedeutet bei jeder Umdrehung der Welle haben zwei Dampfexplosionen stattgefunden. Das Dampf-Öl-Gemisch durchläuft eine Trennungs-Zentrifuge (52). Das zurückgewonnene Öl fließt in den Vorratsbehälter (53a), der aus einem Röhrensystem besteht, zurück, in dem es wieder auf 600° Celsius erhitzt wird. Nachdem das Öl wieder erhitzt wurde, fließt es in einen Behälter (53c), in dem sich die Ölpumpe befindet, die es wieder in die Explosionskammer des Motors befördert. Die Erhitzung des Öls wird durch einen geeigneten Propangas-Brenner (54) oder Heizöl-Brenner bewirkt. Außerdem wird eine geeignete Lichtmaschine angeschlossen, die für eine zusätzliche elektrische Beheizung sorgen kann. Die gesamte Vorrichtung wird mit einer Isolier-Ummantelung (55) umschlossen, sodass die Hitze des Brenners nicht sofort verloren geht, sondern auch den Motor, die Zentrifuge und die Leitungen erwärmt.
Das gesamte System soll möglichst die Arbeitstemperatur von 600° Celsius erhalten und nur der durch die Verdampfung des Wassers entstehende Wärmeverlust für den Antrieb des Motors genützt werden. Ein im Ölbehälter (53c) eingebauter Thermostat steuert den Brenner um die gewünschte Temperatur zu gewährleisten. Der Energieverbrauch dürfte gegenüber herkömmlichen Motoren wesentlich geringer sein und auch die entstehenden Abgase einer kontinuierlichen Verbrennung des Kraftstoffes werden bei der heutigen Technik der Brenner wesentlich geringer.

Claims

Verfahren zur Vernebelung von Wasser zur Dampferzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass a) das zu zerstäubende Wasser mit einem Druck von vorzugsweise 1500 × 10⁵ Pascal derart hoch komprimiert wird, dass sein Volumen verringert wird. b) das komprimierte Wasser stoßartig durch eine Düse in ein auf vorzugsweise 600° Celsius erhitztes Öl eingespritzt wird. In dem unter normalen Druck von 1 × 10⁵ Pascal befindlichen Öl, zerreißt das Wasser infolge seines hohen inneren Drucks in kleinste Teilchen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Teilchen eine Größe von ca. 1μm³ aufweisen, was eine explosionsartige Verdampfung des Wassers zur Folge hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Dampf ein geeigneter Motor angetrieben wird und die Dampfexplosion im Motorraum stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl-Dampf-Gemisch nach Verlassen des Motors in einer Durchlauf-Zentrifuge getrennt wird und das Öl ohne Verlust in einen geeigneten Vorratsbehälter zurückfließt, wo es erneut auf 600° Celsius erhitzt wird. Es bleibt also im Kreislauf. Der Dampf wird durch den Wassertank geführt, wo er zum Teil wieder zu Wasser kondensiert. Der Restdampf geht durch den Auspuff ins Freie.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass möglichst kein Wärmeverlust entsteht. Die gesamte Vorrichtung, also Motor, Zentrifuge und Leitungen, sowie auch der Brenner zur Wärmeerzeugung sollen möglichst auf 600° Celsius erhitzt werden und müssen deshalb von einem Isolierraum eingeschlossen sein.
Vorrichtung zum Zerstäuben von unter hohem Druck stehenden Wasser und Erzeugung von Dampf in einem Motor der geeignet ist den Dampf als Antrieb zu nützen, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine gesteuerte Düse, die bei einem einstellbaren Druckwert von Vorzugsweise 1500 × 10⁵ Pascal das komprimierte Wasser in den Motorraum spritzt. b) eine Hochdruckpumpe, die 1500 bar Druck erzeugt und über einen Elektromotor angetrieben wird, der elektronisch gesteuert ist um die Einspritzmenge zu regulieren. c) in den Motorraum ein auf 600° Celsius erhitztes Öl eingeleitet wird, in das das Wasser eingedüst wird. Das öl wird in einem Röhrensystem (53a, 53b, 53c) erhitzt. Das wird von einem Brenner (54), der mit Gas oder Heizöl befeuert wird erreicht. Das Öl wird durch eine Pumpe, die im Vorratsbehälter (53c) eingebaut ist, in den Motorraum gedrückt. d) eine geeignete Durchlauf-Zentrifuge (52), die Dampf und Öl trennt. e) eine Isolierummantelung (55) den Motor (51), die Zuleitungen, die Zentrifuge (52), den Vor ratsbehälter fürs Öl (53a bis 53c) inklusiv dem Brenner (54) umschließt, damit die durch den Brenner erzeugte Hitze alles aufheitzt. f) ein elektronisch gesteuerter Thermostat im Öl-Vorratsbehälter eingebaut ist, der über an- und abstellen des Brenners die Temperatur von 600° konstant hält.
Vorrichtung nach Anspruch 6 ist ein geeigneter Motor. a) In einem Motor-Gehäuseblock (22, 32) befindet sich ein Zylinderraum (21, 31, 10) der Kreisrund ist. b) der Gehäuseblock wird auf beiden Seiten von einer Seitenwand (33) verschlossen. In der Seitenwand sind Bohrungen für die Lagerung der Antriebswelle (34), Auslass von Öl-Dampf-Gemisch (35), Einlass von Öl (36) und für die Wassereindüsung (37) c) Im Zylinderraum (21, 31, 10) bewegt sich ein Translations-Rotations-Läufer (12, 23, 43), der eine elyptische Form hat und den Zylinderraum (10, 21, 31) in zwei Kammern A und B teilt, mit sich vergrößernden und verkleinernden Volumina. d) Die Antriebswelle (11, 24, 44) ist im kreisrunden Zylinderraum (10, 21, 31) außermittig angeordnet. e) Der Läufer (12, 23, 43) ist mit der Welle (11, 24, 44) drehfest, aber in Querrichtung verschiebbar gekoppelt, so dass er eine kombi nierte Rotations- und Translationsbewegung ausführen kann. f) Der Läufer hat bei seiner Umdrehung, da der Zylinderraum kreisrund ist und der Drehpunkt der Welle außermittig angeordnet ist, in jeder Drehstellung eine unterschiedliche Länge abzudichten. Dies erreicht er dadurch, dass er an beiden Enden der Elypse Aussparungen für eine sich in der Länge verändernden Dichtung erhält. g) Die Dichtungen bestehen aus drei ineinander gesteckten Rollen (13, 27, 45) die unterschiedliche Durchmesser haben. Aufgrund der Druckverhältnisse in den Kammern A, B, wird eine der Rollen stets an die Zylinderwand gepresst und dichtet die Kammern A, B gegeneinander ab. (1a bis 1d)
Motor nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (11, 24, 44) eine Ausfräsung für ein sich in Querrichtung erstreckendes Element (16, 25, 46) aufweist.
Motor nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Element (16, 25, 46) die Form einer an den Kanten abgerundeten Platte (46) hat, die in der Ausfräsung der Welle (44) hin und her geschoben werden kann. Die Enden der Platte (46) sind mit dem Läufer (12, 23, 43) fest verankert, so dass er bei seiner Rotation auch die Translation ausführen kann.
Motor nach Anspruch 7c, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte des Läufers (12, 23, 43) ein Hohlraum (14, 26, 47) ausgebildet ist, der die An triebswelle (11, 24, 44) und die Pleuel-Platte (16, 25, 46) aufnimmt.
Motor nach Anspruch 7c, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (12, 23, 43) auf seinen Seitenflächen, in den Zeichnungen schraffiert dargestellt (17), Aussparungen aufweist die den Öleinlass (36) öffnen der ansonsten durch die Seitenflächen des Läufers verdeckt ist. Die Aussparungen (17) sind so gewählt, dass sie den Öleinlass nur in der Position des Läufers von 1a bis 1b freigeben, also eine Achteldrehung des Läufers.
Es ist vorgesehen, einen zweiten Gehäuseblock mit der gleichen Ausstattung wie der bisher beschriebene auf der Welle anzuordnen, der den Ansprüchen 1-11 entspricht. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Ausfräsung für die Pleuel-Platte (47) in der Welle um 90° verdreht angebracht ist. Dadurch arbeiten die Läufer abwechselnd auf Höchstleistung. Selbstverständlich können noch weitere Gehäuseblöcke auf der Welle angebracht werden und wenn die Ausfräsung für ihre Pleuel-Platte ebenfalls um einige Grade verdreht angeordnet sind, wird der Lauf des Motors noch gleichmäßiger werden.