DE10240750C1 - Getriebeloser Heißgasmotor - Google Patents

Getriebeloser Heißgasmotor

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Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Heißgasmotor zur Umwandlung von Energie, bei der ohne mechanische Kraftfortleitung die Arbeitsgas-Druckschwankungen des Motors genutzt werden, um mit dem Arbeitsgas primärseitig im Druckverbund stehende Oberfläche in Schwingung zu versetzen.

Description

Eine große Herausforderung der heutigen Zeit bei der Versorgung von Ländern, insbesondere der dritten Welt, mit Trinkwasser und Elektroenergie besteht darin, umweltschonende, kostengünstige, langlebige Anlagen zur Verfügung zu stellen. Um niedrige Betriebskosten zu erzielen, sind solare und Anwendungen unter Einsatz von regional nachwachsenden Brennstoffen besonders geeignet. Mit der verfügbaren Technologie ist dieses Ziel noch nicht zu erreichen.
Beim Einsatz von Heißgasmotoren werden Leistungen und Wirkungsgrade durch die Mechanik der Energieübertragung von der Kraft- zur Arbeitsmaschine reduziert. Außerdem besteht beim Herausführen der mechanischen Kraft aus dem Kurbelgehäuse des Heißgasmotors die Dichtungsproblematik. Mit vorliegender Erfindung werden diese beiden Probleme behoben.
Das Arbeitsgas eines Heißgasmotor ändert entsprechend seiner Arbeitsfrequenz zyklisch den Druck.
Erfindungsgemäß wird ein Heißgasmotor nach Patent 101 53 772 zur Umwandlung von Energie vorgeschlagen, der ohne mechanische Kraftfortleitung, die Arbeitsgas- Druckschwankungen des Motors nutzt, um mindestens eine mit dem Arbeitsgas primärseitig im Druckverbund stehende Membran einer Arbeitsmaschine, eines Antriebes oder die piezoelektrische Oberfläche eines Stromerzeugers in Schwingung zu versetzen. Dazu wird die Membran- oder piezoelektrische Oberfläche vorzugsweise auf der kalten Motorseite in die druckdichte innere Oberfläche des Motor-Arbeitsgasraumes integriert.
Arbeitet der erfindungsgemäße Heißgasmotor mit einer Membranpumpe ist deren Membran doppelt wirkend: Die Membran-Primärseite ist mit dem Motorarbeitsgas hydraulisch verbunden und wird durch dessen Druckschwankung in Schwingung versetzt wird. Die Membran-Sekundärseite ist als Pumpenarbeitsraum ausgebildet. Damit pumpt die Membran eine Flüssigkeit indem bei Überdruck mindestens ein Auslassventil geöffnet und mindestens ein Einlassventil geschlossen und bei Unterdruck mindestens ein Auslassventil geschlossen und ein Einlassventil geöffnet wird.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Heißgasmotor für einen Bootsantrieb geeignet. Am Bootsheck steht die Membransekundärseite mit dem Fahrwasser in direkter Verbindung, so, dass dieses durch die Membranschwingung bei hohem Motordruck nach dem Rückstoßprinzip entgegen der Fahrtrichtung des Bootes beschleunigt wird und bei niedrigem Motordruck seitlich neues Wasser in das Membranzentrum nachströmen kann.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Heißgasmotors wird die primärseitig mit Arbeitsgas in Schwingung versetzte Membran genutzt um sekundärseitig einen geschlossenen mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum in Druckschwankung zu versetzen. Erfindungsgemäß werden zwei Möglichkeiten beschrieben diese Druckschwankung auszunutzen. Bei der ersten Ausführungs­ variante wird eine zweite Membran primärseitig mit dem Flüssigkeitsraum verbunden und durch dessen Druckschwankung bewegt. So wird eine doppelte hydraulische Trennung vom Arbeitsgas des Motors erreicht. Bei der zweiten Ausführungsvariante gehört an Stelle der zweiten Membran der Arbeitsraum eines Zylinders zum Flüssigkeitsraum und enthält einen Kolben, der mit der Membranschwingung wegen der Inkompressibilität der Flüssigkeit im Zylinder bewegt wird.
Weiterhin wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch erreicht, dass bei einem Stromerzeuger die verformbare Oberfläche eines piezoelektrischen Wandlers mit dem Motorarbeitsgas hydraulisch verbunden ist und durch dessen Druckschwankung zyklisch verformt wird.
Vorteile des erfindungsgemäßen Heißgasmotor
  • - Keine Wirkungsgradverluste der mechanischen Kraftübertragung von der Kraft- zur Arbeitsmaschine
  • - Dichtungsproblematik im Zusammenhang mit der Kraftableitung von Heißgas­ motoren über Kolbenstangen oder Kurbelwellen entfällt
  • - Neuartige Gas-Membranpumpen haben keinen Gasverbrauch und keine Ventilsteuerung
  • - Deutlich höhere Lebensdauer der Membranen, da keine mechanische Belastung durch den sonst üblichen Antrieb in der Membranmitte auftritt
  • - Amplitude der Membran ist über deren Steifigkeit einstellbar
  • - Beim Einsatz von 2 Membranen mit eingeschlossener Flüssigkeitskammer kann neben der doppelten hydraulischen Trennung bei unterschiedlichen Membran­ durchmessern oder Steifigkeiten eine Amplitudenübersetzung erreicht werden
  • - Hohe Teillastwirkungsgrade von Membranpumpen entsprechen denen von Heißgasmotoren

Claims (8)

1. Heißgasmotor nach Patent 101 53 772, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsgas-Druckschwankungen des Motors genutzt werden, um mindestens eine mit dem Arbeitsgas primärseitig im Druckverbund stehende Membran einer Arbeitsmaschine, eines Antriebes oder die piezoelektrische Oberfläche eines Stromerzeugers in Schwingung zu versetzen.
2. Heißgasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeits­ maschine eine doppelt wirkende Membranpumpe ist.
3. Heißgasmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Membranpumpe die Membran-Sekundärseite als Pumpenarbeitsraum ausgebildet ist und die Membran eine Flüssigkeit pumpt indem bei Überdruck mindestens ein Auslassventil geöffnet und mindestens ein Einlassventil geschlossen und bei Unterdruck mindestens ein Auslassventil geschlossen und ein Einlassventil geöffnet wird.
4. Heißgasmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Antrieb am Heck eines Bootes die Membransekundärseite mit dem Fahrwasser in direkter Verbindung steht, und durch die Membranschwingung bei hohem Motordruck nach dem Rückstoßprinzip das Wasser entgegen der Fahrtrichtung des Bootes beschleunigt wird und bei niedrigem Motordruck seitlich neues Wasser in das Membranzentrum nachströmen kann.
5. Heißgasmotor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine primärseitig mit Arbeitsgas in Schwingung versetzte Membran sekundärseitig einen geschlossenen mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum in Druckschwankung versetzt.
6. Heißgasmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Membran primärseitig mit diesem Flüssigkeitsraum in Verbindung steht, durch die Druckschwankung bewegt wird und damit keinen direkten Kontakt zum Arbeitsraum des Motors hat.
7. Heißgasmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum eines Zylinders zu diesem Flüssigkeitsraum gehört und einen Kolben enthält, der wegen der Inkompressibilität der Flüssigkeit im Zylinder bewegt wird.
8. Heißgasmotor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei einem Stromerzeuger die verformbare Oberfläche eines piezoelektrischen Wandlers mit dem Motorarbeitsgas hydraulisch verbunden ist und durch dessen Druckschwankung zyklisch verformt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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