DE102019007460A1 - Kraftantrieb - Google Patents

Abstract

Um die Kräfte von Gasen, z.B. beim Benzinmotor oder Wasserdampf und/oder anderen Gasen und/oder Flüssigkeiten auf eine sich drehende Welle zu übertragen werden in der Regel Kolbenmaschinen oder Turbinen verwendet. Bei Kolbenmaschinen wird der Kolben stets abgebremst und neu beschleunigt. Die Turbinen haben in der Regel eine hohe Drehzahl, so dass sie empfindlich und teuer sind.Zum Fördern von Massen gibt es Förderschnecken. Orientiert man die Schnecke (Prinzip der archimedischen Schraube) längs in Bewegungsrichtung eines Gases oder einer Flüssigkeit (eines Mediums), so würde das Medium in der Regel durch die Schnecke hindurch strömen ohne eine Drehbewegung der Achse zu erzielen.Es werden in die Schnecke, quer(!) zur Achse (oder schräg etc.) Trennwände gesetzt, ggf. in der Form optimiert zur Erzielung eines hohen Drehmoments, so kann eine Schnecke als Antriebsmaschine verwendet werden. Es ist das Prinzip des Kolbenmotors (abgeschlossener Brennraum durch die Trennwände etc.) angewendet auf eine dauerhafte Rotationsbewegung analog zur Turbine.

Description

• Problemstellung
• Um die Kräfte von Gasen, z. B beim Benzinmotor oder Wasserdampf und/oder anderen Gasen und/oder Flüssigkeiten auf eine sich drehende Welle zu übertragen werden in der Regel Kolbenmaschinen oder Turbinen verwendet. Bei Kolbenmaschinen wird der Kolben stets abgebremst und neu beschleunigt. Turbinen haben in der Regel eine hohe Drehzahl, so dass sie empfindlich und teuer sind. Der Wankelmotor hat in der Realisierung (Dichtleiste, Treibstoffverbrauch, zum Beispiel beim Motorrad „Hercules W2000“) Probleme gehabt.
  Der Preis der Turbinen ist auch bei der Geothermie wichtig.
  Eine Hybridlösung aus Kolbenmotor und Turbine ist sinnvoll.
• Lösung
• Zum Fördern von Massen gibt es Förderschnecken. Orientiert man die Schnecke (Prinzip der archimedischen Schraube) längs in Bewegungsrichtung eines Gases oder einer Flüssigkeit (eines Mediums), so würde das Medium in der Regel durch die Schnecke hindurch strömen ohne eine Drehbewegung der Achse zu erzielen.
• Werden in die Schnecke, quer(!) zur Achse (oder schräg etc.) Trennwände gesetzt, ggf. in der Form optimiert zur Erzielung eines hohen Drehmoments, so kann eine Schnecke als Antriebsmaschine verwendet werden. Es ist das Prinzip des Kolbenmotors (abgeschlossener Brennraum durch die Trennwände etc.) angewendet auf eine dauerhafte Rotationsbewegung analog zur Turbine.
• Leistung bei sich drehenden Achsen ist Drehzahl mal Drehmoment. Wird der Durchmesser der Schnecken groß gewählt, die Kammern in obigem Sinn auch(!) recht groß, so können hohe Leistungen bei recht geringen Drehzahlen erzeugt werden. Mittlere, ggf. auch niedrige(!) Dampfdrücke in der Geothermie können so einfach auf Generatoren etc. übertragen werden. In Extremfällen sind sogar preisgünstige „Selbstbau-Anlagen“ möglich. Einfach-Motoren erscheinen bei Autos möglich. Kammern von mehreren Kubikmetern Größe erscheinen bei niedrigen Drücken sinnvoll.
• Im Bereich der Autos kann das zu expandierende Gas (Benzin, Diesel etc.) in die Kammern von der Seite eingespritzt werden und dann, z.B. durch Zündkerzen, gezündet werden (mit Anpassungen bei Diesel).
• Bei Flugzeugen kann im Grundsatz ähnlich vorgegangen werden (Kerosin ähnelt Diesel): Hier können beim Freisetzen der expandierten Gases in die Atmosphäre jedoch Vibrationen durch die bei Flugzeugen erforderlich (meist) hohe Drehzahl auftreten. Es ist, letztlich, eine Frage der Kosten (bislang sehr hoch bei Flugzeugturbinen, bei der 747 wurde berichtet: ca. ein Drittel des Flugzeugwerts) und des Durchmessers.
• Ausführungsbeispiel
• Herstellen einer Schnecke, die einen geeigneten Durchmesser hat.
• Anbringen von Trennwänden in geeigneten Abständen senkrecht oder überwiegend senkrecht zur Achse der Schecke.
• Die Schnecke selbst ist außen von einer Einhüllenden umfasst.
• Die Schnecke wird durch die Trennwände in Kammern unterteilt.
• Die Trennwände sind fallweise zur Erzielung eines hohen Drehmomentes optimiert.
• Mit entsprechender Software für strömende Medien kann die Form der Kammern aber auch der geeignete Durchmesser, der Abstand der Wände der Kammern, optimiert werden.

Claims (7)

1. Kraftmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Medium (Gas, Flüssigkeit u. a.) Kraft auf eine Schnecke so überträgt, dass eine Drehbewegung der Achse der Schnecke entsteht. Um dies zu erzielen ist die Schnecke dadurch gekennzeichnet, dass sie a) außen von einer Einhüllenden umgeben ist und b) Trennwände hat, die in der Regel senkrecht oder schräg zur Achse der Schnecke orientiert sind, eine fallweise zur Erzielung eines hohen Drehmomentes optimierte Form haben oder, auch fallweise, einfache gerade Wände sind oder Mischungen aus beiden und die Schnecke in Kammern unterteilen.
2. Kraftmaschine nach Anspruch 1, die Dampf und/oder Mischungen aus Dampf und anderen Gasen/Flüssigkeiten als Medium, zum Beispiel in der Geothermie verwendet.
3. Kraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2 oder allen an Dampfkraftwerken.
4. Kraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mehreren von diesen oder allen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass deren Gas, zum Beispiel aus Benzin, Diesel etc. in den Kammern selbst gezündet wird und die in Autos (PKW) und/oder LKW oder an anderen Fahrzeugen (Lokomotiven etc.) verwendet wird.
5. Kraftmaschine nach einem oder allen der Ansprüche 1 bis 4, die in mit Brennstoff, zum Beispiel Erdgas, betriebenen Kraftwerken betrieben wird und die den Brennstoff in der Regel aber nicht zwingend, in den Kammern zündet.
6. Kraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder allen, die in Schiffen verwendet wird.
7. Kraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder allen, die an Flugzeugen verwendet wird.