DE10326435A1

DE10326435A1 - Isochorkammer

Info

Publication number: DE10326435A1
Application number: DE2003126435
Authority: DE
Inventors: Helmut Obieglo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2004-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Isochorkammer, insbesondere eine Verbrennungskammer für Verdichter und Expansionsmaschinen wie vor allem Turbinen bzw. Strahltriebwerke.

Description

Die Erfindung betrifft eine Isochorkammer, insbesondere eine Verbrennungskammer für Verdichter und Expansionsmaschinen wie vor allem Turbinen bzw. Strahltriebwerke.
Verdichter und Expansionsmaschinen wie Turbinen sind seit langem bekannt. Der effektive Wirkungsgrad dieser Maschinen ist allerdings nicht als optimal zu bezeichnen. Dies liegt insbesondere an dem realisierten Kreisprozess.
Ziel der Erfindung ist es also, einen Kreisprozess für Verdichter und Expansionsmaschinen wie Turbinen zu entwickeln, welcher den effektiven Wirkungsgrad sehr deutlich erhöht. Darüber hinaus soll auch das Abgasverhalten deutlich verbessert werden. Ausserdem soll der Aufbau bzw. die Fertigung relativ einfach sein.
Ein prinzipielles Ausführungsbeispiel der Erfindung – insbesondere Isochorkammer – ist in den nachfolgenden 1 bis 3 exemplarisch anhand einer Turbine beschreibend dargestellt und findet auch anhand der Patentansprüche Erläuterung.
1a: Eine Scheibe 1 ist in einem hier nicht näher beschriebenen Gehäuse drehbar um das Zentrum Z gelagert. Die Scheibe weist eine Öffnung 2 auf, die gegenüberliegende Scheibe die Öffnung 3. Die Öffnungen verschliessen oder öffnen prozesstechnisch die Isochorkammern 4a und 4b, kreisausschnittsförmig (bzw. alternativ 5a und 5b, zylinderförmig). Die strichpunktierten Linien stellen die Dichtgrenzen dar. Auf letztere wird hier nicht näher eingegangen, da diese zum allgemeinen Stand der Technik gehören.
Die Verdichtereinheit komprimiert nun das Arbeitsmedium in die Isochorkammern. Letztere werden von der Scheibe 1 zyklisch geschlossen. Dann wird mit hier nicht näher beschriebenen bekannten Mitteln Treibstoff zugeführt bzw. eingespritzt. Nach einer kurzen Verzugszeit verbrennt dieser vollständig und isochor. Danach werden die Kammern wieder durch die Scheibe 1 geöffnet (gegenüberliegende Seite), so dass nunmehr Expansionsarbeit geleistet werden kann. Da die Abgase nicht vollständig die Isochorkammern verlassen können, findet bei erneuter Befüllung mit frischem Medium quasi eine integrierte und vorteilhafte Abgasrückführung statt.
1b: Hier sind in der Turbine zwei Isochorkammermodule 1 dargestellt. Dies deshalb, damit die Verdichtereinheit 6 immer mindestens eine Isochorkammereinheit bedienen kann.
2: Gezeigt wird hier die prozesstechnische Anordnung der Erfindung anhand eines Strahltriebwerkes:
Der Gehäusemantel formt den Diffusor 7. Im Gehäusemantel dreht sich der Verdichter 6. Daran anschliessend befinden sich die Isochorkammern (1 bis 5b). Diesen nachgeschaltet sind die Turbine 8 und die Düse 9.
3: Die thermodynamisch optimale Gleichraumverbrennung in den Isochorkammern hat entscheidenden Vorteil gegenüber der konventionellen Gleichdruckverbrennung.
Der Isochorprozess 11 bringt in der Praxis eine Verbesserung von bis zu 50% gegenüber dem konventionellen Prozess 10, welcher aus zwei Adiabaten und zwei Isobaren besteht.
Erfindungsgemäßes Aggregat ist einfach und kostengünstig in der Herstellung sowie effektiv in seiner Wirkung.
Der Treibstoffkonsum wird stark reduziert und die Abgasqualität um ein vielfaches verbessert.
Neben Benzin, Diesel, Kerosin und anderen herkömmlichen Brennmitteln können auch minderwertigere, schwerentflammbare Stoffe zum Einsatz gelangen und insbesondere selbstständig gezündet werden: HCSI-Verfahren (HCSI=high compression self ignition).
Da die hier vorgestellte Ausführungsvariante quasi systemimmanent geringe Massen aufweist, sind auch sehr hohe Drehzahlen möglich.

Claims

Isochorkammer, insbesondere als Zwischenmodul bzw. als Verbrennungskammer für Verdichter und Expansionsmaschinen wie Turbinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern 4a bis 5b zyklisch und zirkular von Scheiben 1 mit Öffnungen 2 und 3 prozesstechnisch derart überfahren werden, so dass der Kreisprozess einen isochoren Prozesszustand durchläuft, der insbesondere durch eine Gleichraumverbrennung gekennzeichnet ist.
Isochorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer(n) 5a, 5b im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
Isochorkammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen 2 und 3 der Scheiben 1 um 180° zueinander versetzt sind.
Isochorkammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Modulen der Isochorkammern kreisförmig um das Drehzentrum C angeordnet ist, derart, dass die Verdichtereinheit mindestens immer eine Isochorkammer mit Medium versorgt.
Isochorkammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung der Scheiben 1 mit der Verdichter- und Expansionseinheit speziell mit Kardanwellen, ansonsten mit anderen bekannten Getriebegliedern wie z.B. Zugmitteleinheiten, passiert.
Isochorkammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Isochorkammer ein (hier nicht näher gezeigtes) Treibstoffmittelzuführungs- bzw. Einspritzsystem sowie ggf. Zündsystem existiert.
Isochorkammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Isochorkammer und/oder an den Gaswechselorganen wenigstens eine Dichtgrenze nach dem „System WANKEL" existiert, bzw. an der zylinderförmigen Isochorkammer eine Dichtgrenze durch wenigstens einen Kolbenring realisiert ist.