DE19709321A1 - Kavitationsmotor - Google Patents
KavitationsmotorInfo
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- F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
- F01C1/3441—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
- F01C1/3442—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
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- F01C21/04—Lubrication
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine, im folgenden
Motor genannt, zur Umwandlung von Wärmeenergie in Arbeit, die
sich das Kavitationsprinzip zu Nutze macht.
Bei der Kavitation wird eine Flüssigkeit durch schnellen Druck
abfall zum Verdampfen gebracht.
Bekannte Wärmekraftmaschinen sind solche mit und ohne innere
Verbrennung. Verbrennungskraftmaschinen, wie z. B. Otto-Motoren
und Dieselmotoren, wandeln die bei der Verbrennung eines Kraft
stoffes frei werdende thermische Energie der Verbrennungsgase
in Arbeit um.
Wärmekraftmaschinen ohne innere Verbrennung sind z. B. Dampf
maschinen und Dampfturbinen, bei denen eine Flüssigkeit durch
Erhitzen verdampft wird und durch Entspannen des Dampfes
thermische Energie in Arbeit umgewandelt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor ohne
innere Verbrennung und ohne externen Dampferzeuger zu ent
wickeln, der unter Ausnutzung des Kavitationsprinzips Wärme
energie in Nutzarbeit umwandelt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- a) daß einem unter Druck stehenden flüssigen Arbeitsstoff Wärmeenergie zugeführt wird und der Arbeitsstoff anschließend durch schnelles Entspannen in den Arbeitsräumen des Motors unter Ausnutzung des Kavitationsprinzips derart verdampft wird, daß dabei die thermische Energie des Dampfes in mechanische Energie einer Drehbewegung umgewandelt wird;
- b) daß der Arbeitsstoff nach dem Verdampfen die Arbeitsräume wieder verläßt, anschließend verflüssigt wird, und nachdem er unter Druck gesetzt wurde und wieder Wärmeenergie zuge führt wurde, wieder in den Arbeitsräumen des Motors unter Gewinnung von Nutzarbeit entspannt wird;
- c) daß zur Schmierung des Motors und dessen Feinstabdichtung Öl an den Motor geführt werden kann, das sich dann in den Arbeitsräumen mit dem Arbeitsstoff vermischt und die Ar beitsräume wieder im flüssigem Zustand zusammen mit dem dampfförmigem Arbeitsstoff verläßt, dann wieder vom Arbeits stoff getrennt wird und schließlich wieder zum Motor geführt wird;
- d) und daß bei Verwendung von Werkstoffen, die eine Schmierung und Feinstabdichtung des Motors nicht erforderlich machen, wie z. B. Keramiken und Sintermaterialien, auf die Zufuhr von Öl an den Motor und die Schritte zur Trennung von Ar beitsstoff und Öl verzichtet werden kann, was die Betriebs temperatur des Motors nach hohen Temperaturen hin dann nicht mehr durch den Siedepunkt des Öls begrenzt ist, das heißt Punkte a) und b) gelten weiterhin, entgegen entfällt Punkt c).
Kennzeichnung der Bauteile mit in Klammern gesetzten
arabischen Ziffern, siehe Fig. 1 bis 6.
- 1. Als Arbeitsstoffe eignen sich Stoffe und Stoffgemische, die bei den jeweiligen Außentemperaturen, bei denen der Motor betrieben wird, im flüssigem Zustand sind, wie z. B. Alkohole, Kohlenwasserstoffe, Ether, Wasser etc. bzw. Mischungen und Emulsionen derselben. Bei sehr tiefen Umgebungstemperaturen eignet sich z. B. auch flüssiger Stickstoff.
- 2. Die Wärmeenergie, die dem Arbeitsstoff zugeführt wird, kann beliebigen Energiequellen (z. B. Fossilie und nach wachsende Rohstoffe, Solarenergie etc.) entstammen und kann dem Arbeitsstoff auf beliebigen Wegen (z. B. Wärme kontakt, Strahlung etc.) zugeführt werden.
- 3. Insbesondere eignet sich die Wärmezufuhr mittels Über leiten der heißen Abgase eines Verbrennungsmotors über einen aus Aluminium gefertigten Wärmetauscher (5), der mit dem Arbeitsstoff in Wärmekontakt steht. Zur Über leitung der Abgase über den Wärmetauscher (5) ist dieser von einem Statormantel (6) umschlossen.
- 4. Bevor der Arbeitsstoff in den Arbeitsräumen des Motors verdampft, wird er mittels einer Hochdruckpumpe (19) unter Druck gesetzt (z. B. 60 bar bei Alkohol) und über die Vorwärmtanks (7) im Wärmetauscher (5) erhitzt (z. B. 300 Grad Celsius).
- 5. Die Umwandlung der thermischen Energie des Arbeitsstoffes in die mechanische Energie einer Drehbewegung erfolgt dadurch, daß der im Arbeitsraum verdampfende Arbeitsstoff eine mit Lamellen (2) besetzten Rotor (1) antreibt, wobei das Flügelzellenprinzip ausgenutzt wird.
- 6. In einem Wärmetauscher (5) aus Aluminium (siehe Punkt 3) ist eine Laufbuchse aus verschleißfestem Material (z. B. Stahl oder Grauguß) eingeschrumpft; darin befindet sich ein Rotor (1) aus Stahl mit sechs Nuten in denen sechs Rotorlamellen (2) aus (z. B. Bronze oder Messing) frei be weglich gelagert sind. Bei Drehung des Rotors (1) treibt die Fliehkraft die Lamellen (2) nach außen und es entstehen sechs getrennte Arbeitsräume. Die Rotorachse (27) ist im Wärmetauscher (5) so positioniert, daß bei Drehung des Rotors (1) eine Lamelle (2) eines Arbeitsraumes stets weiter aus gefahren ist als die andere und somit eine größere wirksame Fläche hat. Bei Drehung des Rotors (1) erfahren die Arbeits räume periodisch eine Raumvergrößerung und Raumverkleinerung.
- 7. Beim Einspritzen des flüssigen, erhitzten und unter Druck stehenden Arbeitsstoffes in die Arbeitsräume verdampft dieser und es entsteht ein hoher Dampfdruck. Da eine der Lamellen (2) eines Arbeitsraumes stets weiter ausgefahren ist als die andere und deshalb eine größere wirksame Fläche hat, kommt es bei der Expansion des Arbeitsstoffdampfes zu einer Drehung des Rotors (1), wodurch thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird.
- 8. Durch die Volumenvergrößerung des Arbeitsraumes bei Drehung des Rotors (1) sinken Dampfdruck und Temperatur im Arbeitsraum ab. Um ein maximales Drehmoment zu erzeugen wird dem Dampf während der Expansion Wärme über den Wärme tauscher (5) und die Laufbuchse zugeführt.
- 9. Nachdem die erste Rotorlamelle (2) eines Arbeitsraumes den höchsten Punkt im Statorgehäuse (5) überschritten hat, wird ein Auslaßkanal (9) frei gegeben und der verdampfte Arbeits stoff entweicht über das Dampfrohr (10) aus dem Arbeitsraum.
- 10. Das Einspritzen und Auslassen des Arbeitsstoffes findet sechs mal pro Rotorumdrehung statt, also alle sechzig Grad. Der Zündversatz des Motors entspricht somit dem eines Zwölfzylinder-Otto-Motors.
- 11. Das Einspritzen des Arbeitsstoffes in die Arbeitsräume er folgt über Einspritzventile bzw. Einspritzdüsen (8). Deren Regelung erfolgt über eine elektronische Motorregelung (22). Der Einspritzzeitpunkt wird über ein Polrad (20) und einen Initiator (21) gesteuert. Der Initiator (21) erzeugt eine elektrische Flanke, die an das Steuergerät (22) weitergeleitet wird. Das Steuergerät (22) verlängert oder verkürzt diesen Impuls, verstärkt ihn und leitet ihn an die Einspritzventile (8) weiter. Die Einspritzmenge ist in etwa Linear proportional der Öffnungszeit der Ventile (8). Über die Einspritzmenge wird die Motorleistung geregelt.
- 12. Alternativ kann die Einspritzung auch über eine Einspritz pumpe und mechanische Einspritzdüsen erfolgen (ähnlich wie beim Dieselmotor).
- 13. Bei Schmierung und Feinstabdichtung des Motors mittels flüssigen Öls wird das Öl durch eine Ölpumpe (14) getrennt vom Arbeitsstoff an die Lagerstellen der Rotorwelle (27) gepumpt, von wo es zwischen den Rotor (1) und die Stator platten (3) und letztendlich an die Rotorlamellen (2) ge langt. In den Arbeitsräumen vermischen sich Arbeitsstoff und Öl. Öl und Arbeitsstoff verlassen die Arbeitsräume zusammen über den Auslaßkanal (9) und Dampfrohr (10).
- 14. Nachdem Arbeitsstoff und Öl den Arbeitsraum über Auslaß kanal (9) und Dampfrohr (10) verlassen haben, werden beide einem Ölabscheider (11) zugeführt, wo der gasförmige Arbeits stoff vom flüssigen Öl getrennt wird. Der dampfförmige Arbeitsstoff wird in einem Kondensator (16) verflüssigt und wieder der Hochdruckpumpe (19) zugeführt, von der er über die Vorwärmtanks (7) und Einspritzdüsen (8) zu den Arbeits räumen gepumpt wird, in denen er sich wieder entspannt.
- 15. Das Öl aus dem Ölabscheider (11) gelangt durch einen Öl sammelbehälter (12) über Ölfilter (13) an die Ölpumpe (14), von wo es wieder an die Lager der Rotorwelle (27) gepumpt wird.
- 16. Je nach Bedarf an Schmiermittel im reinen Arbeitsstoffkreis lauf (Hochdruckpumpe etc.) kann die Trennleistung des Öl abscheiders (11) so gewählt werden, daß im Arbeitsstoff mehr oder weniger große Mengen an Öl mitgeführt werden, wodurch es dann zur Bildung einer homogenen Mischung von Arbeitsstoff und Öl (z. B. Kohlenwasserstoff/Öl) oder zur Bildung einer Emulsion (z. B. Alkohol/Öl) kommt.
- 17. Analog zum Betrieb des Motors nach dem Flügelzellenprinzip zur Umwandlung der thermischen Energie des Arbeitsstoffes in mechanische Energie (wie in Punkt 5 ff. ) kann als weitere Ausführungsform das Kolben-Kurbeltrieb-Prinzip angewendet werden. Hierbei entsprechen Zylinder und Zylinderkopf den unter Punkt 3 angesprochenen Wärmetauscher. Nach Einspritzen des Arbeitsstoffes in den Zylinder (Arbeitsraum) verdampft dieser und treibt über den Kolben den Kurbeltrieb an.
- 18. Die Arbeitsschritte in den Kreisläufen von Arbeitsstoff und Öl sind beim Kolben-Kurbeltrieb-Prinzip prinzipiell analog denen beim Betrieb des Motors nach dem Flügelzellenprinzip, wobei zum Auslassen von Arbeitsstoff und Öl aus dem Zylinder zusätzlich ein Auslaßventil notwendig und die Ölschmierung als Zentralölschmierung konzipiert ist.
- 19. Das Kolben-Kurbeltrieb-Prinzip hat gegenüber dem Flügelzellen prinzip jedoch die Nachteile einer weniger kompakten Bauweise, eines weniger gleichmäßigen Drehmomentes und eines niedrigeren Zündversatzes.
- 1. Als Arbeitsstoffe eignen sich alle Stoffe, die bei der Außen temperatur, bei denen der Motor betrieben wird flüssig sind.
- 2. Der Arbeitsstoff durchläuft einen geschlossenen Kreislauf und wird nicht verbraucht.
- 3. Die Wärmeenergie, die dem Arbeitsstoff zugeführt wird, kann beliebigen Quellen entnommen werden (z. B. fossile Energie quellen, nachwachsende Rohstoffe, Solarenergie etc. ).
- 4. Ein externer Dampferzeuger ist nicht notwendig.
- 5. Das Drehmoment des Kavitationsmotors ist gleichmäßiger als bei einem Verbrennungsmotor, und bei niedrigen Drehzahlen ist das Drehmoment größer als bei einem Verbrennungsmotor.
- 6. Der Drehzahlbereich ist sehr groß.
- 7. Bei Anwendung des Flügelzellenprinzips ist die Bauweise sehr kompakt, und der Motor hat weniger bewegliche Teile als ein Kolbenmotor.
- 1. Ein Anwendungsbeispiel für den Kavitationsmotor ist sein Einsatz zum Antrieb des Kühlaggregates eines Kühlfahrzeuges, wobei die heißen Abgase des Fahrzeugmotors den Kavitations motor antreiben. Bei Stillstand des Fahrzeugmotors kann die Wärmezufuhr für den Kavitationsmotor z. B. über einen Öl brenner erfolgen.
- 2. Ein weiteres Anwendungsbeispiel stellt die Kopplung des Kavitationsmotors mit einem Verbrennungsmotor dar, die derart erfolgt, daß Rotorwelle des Kavitationsmotors und Kurbelwelle des Verbrennungsmotors starr miteinander ver bunden sind. Die heißen Abgase des Verbrennungsmotors treiben den Kavitationsmotor an. Die Kombination der Motoren erhöht den Wirkungsgrad, was eine Kraftstoffeinsparung möglich macht.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
von Zeichnungen näher erläutert.
Die einzelnen Bauteile in den Figuren sind mit arabischen Ziffern
gekennzeichnet.
Es zeigen:
Fig. Nr. 1 (Bauteile 1, 3, 5, 7, 8, 9, 10)
den Kavitationsmotor mit abgenommener Statorplatte (siehe Fig. Nr. 4) in Stirnansicht;
den Wärmetauscher (5) aus Aluminium mit dem stählernen Rotor (1);
die Lagerung des Rotors (1) für die Statorplatte (3), die mit dem Wärmetauscher (5) verschraubt ist;
den Rotor (1) mit sechs Nuten, darin befinden sich sechs Rotor lamellen (2);
die Statorplatte (3) mit eingefrästem Auslaßkanal (9) und ein geschraubtem Dampfrohr (10), das mit dem Auslaßkanal (9) ver bunden ist;
die Statorplatte (3) mit den Einspritzdüsen (8);
die vier Vorwärmtanks (7) im Wärmetauscher (5).
Fig. Nr. 2 (Bauteile 1 und 2)
den Rotor (1) in Seitenansicht und eine Rotorlamelle (2) in Seitenansicht und Stirnansicht.
Fig. Nr. 3 (Bauteile 3 und 5)
den Wärmetauscher (5) und beide Statorplatten (3) in Seiten ansicht.
Fig. Nr. 4 (Bauteile 3, 20, 21)
die Statorplatte (3) in Draufsicht von außerhalb des Motors gesehen und schematisch das Polrad (20) sowie den Initiator (21).
Fig. Nr. 5 (Bauteile 4, 6, 7)
die Aufnahme (4) für Rotorlager und Simmerringe in Draufsicht und Seitenansicht im Schnitt;
die Vorwärmtanks (7) in Seitenansicht;
den Statormantel (6) in Seitenansicht
Fig. Nr. 6 (Bauteile 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27
eine schematische Darstellung des gesamten Systems;
die Statorplatte (3) mit eingebauter Aufnahme (4) für die Rotor lager und die Rotorwelle (27);
den Wärmetauscher (5) zwischen den Statorplatten (3), der vom Statormantel (6) umschlossen ist;
die Einspritzventile (8) in der Statorplatte (3) mit hydraulischer Verbindung zu den Vorwärmtanks (7);
Fig. Nr. 1 (Bauteile 1, 3, 5, 7, 8, 9, 10)
den Kavitationsmotor mit abgenommener Statorplatte (siehe Fig. Nr. 4) in Stirnansicht;
den Wärmetauscher (5) aus Aluminium mit dem stählernen Rotor (1);
die Lagerung des Rotors (1) für die Statorplatte (3), die mit dem Wärmetauscher (5) verschraubt ist;
den Rotor (1) mit sechs Nuten, darin befinden sich sechs Rotor lamellen (2);
die Statorplatte (3) mit eingefrästem Auslaßkanal (9) und ein geschraubtem Dampfrohr (10), das mit dem Auslaßkanal (9) ver bunden ist;
die Statorplatte (3) mit den Einspritzdüsen (8);
die vier Vorwärmtanks (7) im Wärmetauscher (5).
Fig. Nr. 2 (Bauteile 1 und 2)
den Rotor (1) in Seitenansicht und eine Rotorlamelle (2) in Seitenansicht und Stirnansicht.
Fig. Nr. 3 (Bauteile 3 und 5)
den Wärmetauscher (5) und beide Statorplatten (3) in Seiten ansicht.
Fig. Nr. 4 (Bauteile 3, 20, 21)
die Statorplatte (3) in Draufsicht von außerhalb des Motors gesehen und schematisch das Polrad (20) sowie den Initiator (21).
Fig. Nr. 5 (Bauteile 4, 6, 7)
die Aufnahme (4) für Rotorlager und Simmerringe in Draufsicht und Seitenansicht im Schnitt;
die Vorwärmtanks (7) in Seitenansicht;
den Statormantel (6) in Seitenansicht
Fig. Nr. 6 (Bauteile 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27
eine schematische Darstellung des gesamten Systems;
die Statorplatte (3) mit eingebauter Aufnahme (4) für die Rotor lager und die Rotorwelle (27);
den Wärmetauscher (5) zwischen den Statorplatten (3), der vom Statormantel (6) umschlossen ist;
die Einspritzventile (8) in der Statorplatte (3) mit hydraulischer Verbindung zu den Vorwärmtanks (7);
die Ölpumpe (14) mit Öldruckleitung an die Rotorlager (4);
das Dampfrohr (10) zum Abführen von Arbeitsstoff und Öl zum Ölabscheider (11) mit hydraulischer Verbindung zum Ölfilter (13) und die Ölpumpe (14);
den Kondensator (16) mit Verbindung zum Ölabscheider (11) und angeschlossenem Kondensatsammelbehälter (17) für den flüssigen Arbeitsstoff;
den Arbeitsstoff-Filter (18) mit vorgeschaltetem Kondensat sammelbehälter (17) und angeschlossener Hochdruckpumpe (19) und deren Verbindung zu den Vorwärmtanks (7);
die elektronische Motorregelung (22) zur Steuerung der Ein spritzventile (8) sowie das Polrad (20) und den Initiator (21);
die Drehzahlvorgabe (23), die Temperaturvorgabe (24), den Temperaturfühler für den Wärmetauscher (25) und den Temperatur fühler für das Dampfrohr (26).
das Dampfrohr (10) zum Abführen von Arbeitsstoff und Öl zum Ölabscheider (11) mit hydraulischer Verbindung zum Ölfilter (13) und die Ölpumpe (14);
den Kondensator (16) mit Verbindung zum Ölabscheider (11) und angeschlossenem Kondensatsammelbehälter (17) für den flüssigen Arbeitsstoff;
den Arbeitsstoff-Filter (18) mit vorgeschaltetem Kondensat sammelbehälter (17) und angeschlossener Hochdruckpumpe (19) und deren Verbindung zu den Vorwärmtanks (7);
die elektronische Motorregelung (22) zur Steuerung der Ein spritzventile (8) sowie das Polrad (20) und den Initiator (21);
die Drehzahlvorgabe (23), die Temperaturvorgabe (24), den Temperaturfühler für den Wärmetauscher (25) und den Temperatur fühler für das Dampfrohr (26).
1
Rotor
2
Rotorlamellen
3
Statorplatte
4
Aufnahme für Rotorlagerbuchse und Simmerringe
5
Wärmetauscher (Stator)
6
Statormantel mit Heißgaseinlaß und Kaltgasauslaß
7
Vorwärmtanks
8
Einspritzdüse
9
Auslaßkanal
10
Dampfrohr
11
Ölabscheider
12
Ölsammler
13
Ölfilter
14
Ölpumpe
16
Kondensator
17
Kondensatsammler
18
Arbeitsstoff-Filter
19
Hochdruckpumpe
20
Polrad
21
Initiator
22
Elektronische Motorregelung
23
Drehzahlvorgabe
24
Temperaturvorgabe
25
Temperaturfühler Wärmetauscher
26
Temperaturfühler Dampfrohr
27
Kraftabgebende Rotorwelle
Claims (18)
1. Motor zur Umwandlung von Wärmeenergie in Nutzarbeit unter
Ausnutzung des Kavitationsprinzips, dadurch gekennzeichnet,
- a) daß einem unter Druck stehenden flüssigen Arbeitsstoff Wärmeenergie zugeführt wird und der Arbeitsstoff an schließend durch schnelles Entspannen in den Arbeitsräumen des Motors unter Ausnutzung des Kavitationsprinzips derart verdampft wird, daß dabei die thermische Energie des Dampfes in mechanische Energie einer Drehbewegung umgewandelt wird;
- b) daß der Arbeitsstoff nach dem Verdampfen die Arbeitsräume wieder verläßt, anschließend verflüssigt wird, und nachdem er unter Druck gesetzt wurde und wieder Wärmeenergie zu geführt wurde, wieder in den Arbeitsräumen des Motors unter Gewinnung von Nutzarbeit entspannt wird;
- c) daß zur Schmierung des Motors und dessen Feinstabdichtung Öl an den Motor geführt werden kann, das sich dann in den Arbeitsräumen mit dem Arbeitsstoff vermischt und die Ar beitsräume wieder im flüssigen Zustand zusammen mit dem dampfförmigem Arbeitsstoff verläßt, dann wieder vom Arbeits stoff getrennt wird und schließlich wieder zum Motor ge führt wird;
- d) und daß bei Verwendung von Werkstoffen, die eine Schmierung und Feinstabdichtung des Motors nicht erforderlich machen, wie z. B. Keramiken und Sintermaterialien, die auf die Zufuhr von Öl an den Motor und die Schritte zur Trennung von Arbeits stoff und Öl verzichtet werden kann, was die Betriebstemperatur des Motors nach hohen Temperaturen hin dann nicht mehr durch den Siedepunkt des Öls begrenzt ist, das heißt Punkte a) und b) gelten weiterhin, entgegen entfällt Punkt c).
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Arbeitsstoffe alle Stoffe und Stoffgemische verwendet
werden können, die bei den Außentemperaturen bei denen
der Motor betrieben wird, im flüssigen Zustand sind.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmeenergie, die dem Arbeitsstoff zugeführt wird, be
liebigen Quellen entnommen werden kann und dem Arbeits
stoff auf beliebigen Wegen zugeführt werden kann.
4. Motor nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
sich zur Wärmezufuhr besonders das Überleiten der heißen
Abgase eines Verbrennungsmotors über einen aus wärmeleit
fähigem Material (wie z. B. Aluminium) gefertigten Wärme
tauscher (5) eignet, der zum Überleiten der Abgase von
einem Statormantel umschlossen ist.
5. Motor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Arbeitsstoff in einer Hochdruckpumpe (19) unter Druck
gesetzt wird und über die Vorwärmtanks (7) im Wärmetauscher
(5) erhitzt wird, bevor er in die Arbeitsräume eingespritzt
wird.
6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Um
wandlung der thermischen Energie des verdampften Arbeits
stoffes in mechanische Energie dadurch erfolgt, daß bei der
Expansion des Dampfes ein mit Lamellen (2) besetzter Rotor (1)
angetrieben wird.
7. Motor nach Anspruch 1, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotor (1) so im Wärmetauscher (5) gelagert ist, daß bei
Drehung des Rotors (1) aufgrund des Flügelzellenprinzips
sechs Lamellen (2) sechs verschieden große Arbeitsräume
bilden, wobei zwei Lamellen (2) einen Arbeitsraum begrenzen
und eine der beiden Lamellen (2) eines Arbeitsraumes weiter
ausgefahren ist als die andere, so daß sich bei Expansion des
Dampfes der Rotor (1) zu drehen beginnt und die sechs Arbeits
räume periodisch eine Raumvergrößerung und Raumverkleinerung
erfahren.
8. Motor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Umwandlung von thermischer Energie in Nutzarbeit das Kolben-
Kurbeltrieb-Prinzip angewendet wird, wobei Zylinder und
Zylinderkopf als Wärmetauscher konstruiert sind und wobei der
im Zylinder (Arbeitsraum) verdampfende Arbeitsstoff den Kolben
und damit den Kurbeltrieb antreibt.
9. Motor nach Anspruch 1, 4, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung eines maximalen Drehmomentes dem sich im
Arbeitsraum ausdehnenden und sich dabei abkühlenden Dampf des
Arbeitsstoffes Wärme über den Wärmetauscher (5) zugeführt wird.
10. Motor nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß
wenn die erste Rotorlamelle (2) eines Arbeitsraumes den
höchsten Punkt im Statorgehäuse (5) überschritten hat, Aus
laßkanäle (9) freigegeben werden und der Arbeitsstoff über das
Dampfrohr (10) entweicht.
11. Motor nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Auslassen des Arbeitsstoffes aus dem Arbeitsraum über ein
Auslaßventil bei Verwendung des Kolben-Kurbeltrieb-Prinzips
erfolgt.
12. Motor nach Anspruch 1, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Einspritzen des Arbeitsstoffes in die Arbeits
räume mittels Einspritzdüsen (8) über eine elektronische
Motorregelung (22) erfolgt, wobei der Einspritzzeitpunkt
über ein Polrad (20) und einen Initiator (21) gesteuert
wird.
13. Motor nach Anspruch 1, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzung des Arbeitsstoffes in die Arbeits
räume mittels einer Einspritzpumpe und mechanischen Ein
spritzdüsen erfolgt.
14. Motor nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß Öl mittels einer Ölpumpe (14) getrennt vom Arbeits
stoff an die Lagerstellen der Rotorwelle (4) gepumpt wird,
von wo es zwischen den Rotor (1) und die Statorplatte (3)
und an die Rotorlamellen (2) gelangt, und sich im Arbeits
raum mit dem Arbeitsstoff vermischt.
15. Motor nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Zentralölschmierung vorliegt.
16. Motor nach Anspruch 1, 6, 7, 8, 10, 11, 14 und 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Öl den Arbeitsraum zusammen mit dem
dampfförmigen Arbeitsstoff verläßt, im Ölabscheider (11)
getrennt wird und über Ölsammelbehälter (12) und Ölfilter
(13) zur Ölpumpe (14) geführt wird.
17. Motor nach Anspruch 1, 6, 7, 8, 10, 11, 14, 15 und 16, da
durch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstoff nach der Ab
trennung vom Öl im Kondensator (16) wieder verflüssigt wird,
danach mittels der Hochdruckpumpe (19) wieder unter Druck ge
setzt wird und anschließend wieder zum Wärmetauscher (5)
gepumpt wird.
18. Motor nach Anspruch 1, 6, 7, 8, 10, 11, 14, 15 und 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennleistung des Öl
abscheiders (11) variert wird, um geringe Mengen Öl
im Arbeitsstoffkreislauf zu Schmierzwecken mitzuführen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997109321 DE19709321A1 (de) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Kavitationsmotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997109321 DE19709321A1 (de) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Kavitationsmotor |
Publications (1)
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ID=7822531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1997109321 Withdrawn DE19709321A1 (de) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Kavitationsmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19709321A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009048479A1 (de) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Volkswagen Ag | Wärmekraftmaschine in Form eines Flügelzellenexpanders |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3169375A (en) * | 1963-01-10 | 1965-02-16 | Lucas J Velthuis | Rotary engines or pumps |
DE2249487B2 (de) * | 1972-06-09 | 1979-04-12 | George M. Galt Ontario Barrett (Kanada) | Heißgas-Drehkolbenmaschine |
DE4022632A1 (de) * | 1989-07-18 | 1991-01-31 | Wolfgang Adam | Verfahren zum umwandeln von waermeenergie in eine mechanische drehbewegung sowie vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens |
-
1997
- 1997-03-07 DE DE1997109321 patent/DE19709321A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3169375A (en) * | 1963-01-10 | 1965-02-16 | Lucas J Velthuis | Rotary engines or pumps |
DE2249487B2 (de) * | 1972-06-09 | 1979-04-12 | George M. Galt Ontario Barrett (Kanada) | Heißgas-Drehkolbenmaschine |
DE4022632A1 (de) * | 1989-07-18 | 1991-01-31 | Wolfgang Adam | Verfahren zum umwandeln von waermeenergie in eine mechanische drehbewegung sowie vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102009048479A1 (de) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Volkswagen Ag | Wärmekraftmaschine in Form eines Flügelzellenexpanders |
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