DE2228675A1 - Rotationsschwingkolbenmotor in verbindung mit energiewandlern u.a - Google Patents

Description

• Rotationsschwingkolbenmotor in Verbindung mit Energiewandlern; u.a.
• In der Anmeldung P 21 06 340.1 ist bereits darauf verwiesen worden, daß der Rotationsschwingkolbenmotor besonders günstige geometrische Gegebenheiten bietet, ein Eintaktprinzip herauszubilden. Und zwar unter Verwendung von Minireaktoren als Energielieferanten.
• im Hinblick auf derartige kleinstreaktoren, sind seit nunmehr einem guten Jahrzehnt die sogenannten thermionischen Wandler entwickelt worden, bei denen die umfangreichen Sicherungsstrukturren entfallen und die somit die Erfordernisse ge geringster räumlicher Ausdehnung erfüllen.
• (Übersichtsmonographien z.B. W. Bloss, 'Elektronische Energiewandler', 1968; K.J. Euler, 'Energie-Direktumwandlung', 1967; ferner: R. Prschek, u.a., 'Energebnisse von Studien über Tbermionikreaktor-Systeme' in Weltraumforschung 1968, Ii. 4; R. Langpape, Thermionische Energiewandler' in E und X, Elektronik und Maschinenbau, 1969, jT;i 11; sowie die Offenlegungen der Klasse 21 G 30.) Die Zielrichtuilg dieser Entwicklungen beinhaltet allerdings die unmittelbare Energoeumwandlung von Wärme in Elektrizität.
• Demgegenüber geht es hier jedoch um die unmittelbare Bereitstellung und die Verwendung der anfallenden hohen Temperaturen auf kleiner fläche.
• Diese Wandlerzellen, zumeist zylindrischer Bauart von einigen Zentimetern Länge, enthalten einen Axialstab mit Kernbrennstoff,der von einer Emitterelektrode aus Wolfram, Molybdän, o.a., umgeben ist, - ca. 1700° C - und diese wiederum von einer Kollektorelektrode aus Niobium, u.a., - ca. 700° C.
• Derartige Bauelemente ließen sich also ohne weiteres in die Schrägflächen einbauen, die die Brennkammern des Motors begrenzen. Noch vorteilhafter wäre in diesem Sinne natürlich eine scheibenförmige Gestaltung der Wandlerzellen.
• Version 1.
• Sind also Teile der beiden Schrägflächen mit Hilfe solcher Wandlerzellen als Superheißareale ausgebildet, so würde auf diese vermittels einer Düse Wasser zu sprühen sein, das in hochgespannten Dampf umgewandelt wird und den Kolben in seine diametrale Lage treibt, -jtbb. 1. Der Dampf entweicht dabei über den Auslaß A (bzw. A').
• Das Auslaßventil wird über einen wegdrückbaren Nocken N vom umlaufenden Kolben selbst gesteuert. ~ Unter Umständen könnte der austretende Dampf weiterhin zum Antrieb einer Turbine genutzt werden, wie auch die anfallende Potentialdifferenz zwecks titromgewinnung herangezogen werden könnte.
• Ein derartiges heißes Areal könnte man wohl auch noch auf andere sein se zur Verfügung stellen, z.B. vermittels einer Radionuklid-Battreie oder mittels konventioneller elektrischer Heizverfahren durch Aufheizen einer hochschmelzfesten llaendel aus Wolframdraht, usw.
• (Vgl. hierzu auch die Entwicklungen des 'Los Alamos cientific Laboratory' (University of California), z.B. in 'The A-tom' Dec. 1971).
• Ebensowenig dürften diese Anwendungsverfahren auf den Schrägflächenmotor begrenzt sein. Auch fiir andere Motorkonzeptionen liegt eine analoge Anwendbarkeit auf der Rand.
• Für den herkömmlichen Dampfmotor ergeben sich auf diese Weise andersartige Möglichkeiten. Der Motor ist nicht unbedingt auf die energie aus den kohlenwasserstoffen angewiesen.
• Von Interesse dürften diese Heizverfahren darüberhinaus auch in der Anwendung des Stirling-Konzepts sein.
• Da der Aufsprühvorgang ebenfalls vom umlaufenden Kolben selbst gesteuert werden kann, d.h. über den liechanismus eines wedrückbaren l-lockens so kämen Vergaser, Zündkerze, Nockenwellen für Ventilsteuerung,in der herkömmlichen Art, zum Wegfall.
• Version2. - In Verbindung mit Plasma-Brenner.
• G Dieser Version liegt die Aufheizung eines Gases, z.B. Luft, Wasserdampf, in einem vorgeschalteten Plasma-Brenner zu einem Niedertemperaturplasma zugrunde.
• (Hierzu die Ubersichtsmonographie: G.Hertz/Rompe, u.a. 'Einführung in die Plasmaphysik und ihre technische Anwendung, 1968; ferner: W. Fucks 'Das Hochtemperaturplasma', in Bild der Wissenschaft, 1968, H. 3; und G.P. Beguin, u.a. 'Plasma-Chemie', in Endeavour, 1964, Bd. XXIII).
• Auch hierbei steht also nicht die direkte Energiekonversion zur Gewinnung von Elektrizitat im Vordergrund der Anwendung, sondern der Temperaturinhalt.
• Es sind wiederum die verschiedensten Verfahren denkbar. L.B. Impfen des durch den 'Pinch-Effekt' beschleunigten, plasmatischen Gasstrahls.
• Dies insbesondere mit stoffen, die im ionisierten Zustand explosiv reagieren und darnit den Kolben treiben. (Methan-Wasserdampf , o.a.).
• Wird der Plasmastrahl über einen Lichtbogen erzeugt, so könnte die Zündsteuerung entsprechend vom umlaufenden Kolben geleistet werden.
• Der Plasmastrahl wird dann vom weiterlaufenden Kolben ausgesaugt und über eine Düse geimpft. - Abb. II.
• Mit entsprechenden, angeschlossenen Kühlvorrichtungen könnte dieses Konzept auch als Generator für die Synthese bestimmter chemischer Substanzen dienen.
• Da in der Oberflächenbeschichtung Metalle wie Wolfram und Molybdän zur Anwendung kommen dürften, also Metalle, die auch in den Crackprozessen für Kohlenwasserstoffe als Katalysatoren eine Rolle spielen, so kann man folgen, daß,je nach Gaszusammensetzung und Temperatur, analoge Reaktionen von Interesse sind.
• Version III.
• Abb. III zeigt eine vereinfachte Ausgestaltung der herkämmlichen Motorelemente.
• (Alle Zeichnungen sind schematisiert; insbesondere sind die Motorachse und die Achshülse des Kolbens nicht eingezeichnet).
• Die Elektroden der Zündkerzen sind getrennt angeordnet, d.h., die eine befindet sich auf dem Kolben, die andere in der Schrägfläche der Brennkammerwand. Der Zündfunke wird beim überlaufen des Kolbens ausgelöst, in dem Augenblick, in dem sich beide Elektroden gegenüberstehen.
• Das Auslaßventil A, da mit einem federnd wegdrückbaren Nocken versehen ist, wird über eine Nockenscheibe N betätigt, wobei diese Nockenscheibe entsprechend untersetzt, z.B. über ein Planetengetriebe, umläuft.
• Der Einlaß E wird durch den Ansaugvorgang des Kolbens gesteuert.
• Das Ventil V verschließt vermittels halbkugeliger (oder auch spindelforlaiger) Gestaltung die Einlaßöffnung. bs besitzt durchtrittskanäle für das einströmende Gas und ist federnd gelagert (u.U. beidseits), so daß es hin und her gleiten kann. Während der Kompression, des Arbeitstaktcs und des Ausstoßes, wird ## durch den Überdruck in der Brennkammer geschlossen.
• Mit diesen Anordnungen entfallen eine Anzahl herkömmlicher Teile. Ebensowenig ist dies auf vorliegendes Motorkonzept beschränkt, sondern in analoger Weise auf andere Motorkonstruktionen übertragbar.
• Abb. IV zeigt noch ein einfaches Prinzip z.B. zur Förderung von Wasser - etwa für Bohrtrupps in der Wüste. Innerhalb des Bohrgestänges G wird der Pumpzylinder vermittels eines aufblasbaren Gummi- oder Plastikringes R arretoert. (L Zuführungsschlauch). Das Wasser wird bei der Drehung des Kolbens durch dessen untere BohrungB nach oben gedrückt und Durch Ventile am Rückfluss gehinde:t. Die Drehung des Kolbens kann vermittels einer Kette K erfolgen. liehrere derartiger Pumpen können in Serie übereinauder gesetzt werden.

Claims (6)

Schutzansprüche:

1. Rotationsschwinkolbenmotor gemäß Voranmeldungen,gekennzeichnet durch Einbau eines hochgradig erhitzbaren Areals an einer Stelle der Brennraumwandung, insbesondere auf der Basis thermonuklearer Wandler, d.i. thermionischer wandler, Radionuklidbatterien und elektrischer Heizelemente, sowie einer Einspritzvorrichtung zum Besprühen der heißen Fläche mit Wasser oder Mischungen von Kraftstoffen.

2. Motor wie vor, gekennzeichnet durch Einbau eines dem Brennraum vorgeschalteten @lasmabrenners in der Art der verschiedenen bekannten Ausführungen, sowie einer Düse zum 'Impfen' des Plasmastrahles mit geeignet Gasen oder Flüssigkeiten.

3. Motor wie vor, gekennzeichnet durch Anordnung der Zündelektroden getrennt in Plus- und Minusteil, einerseits auf dem Kolben, andererseits in der Brennkammerwand.

-. -etor wie vor, gekennzeichnet durch ein Auslaßventil einfacherer @@uart gemäß Zeichnung mit einem federnd wegdrückbarenb Nocken.

5. Motor wie vir, gekennzeichnet durch einfachere Einlaßvorrichtung, d.i. ein federnd verschiebliches Ventilelement mit Durchtrittskanöäen für die Gaszufuhr und halbkugeliger oder Spindelförmiger Ausbildung auf einer Seite, die sich beim Andruck an den Einlaßkanal dicht anlegt.

6. Pumezylinder nach dem Prinzip des rotationsschwingkolbenmotors mit Schrägflächenfühtrung oder auch mit rotationssmmetrischem Kolben und Führung über elliptische Nuten zwischen Achshülse und Z'ylindermassivteilen, gekennzeichnet durch Durchtrittsöffnungen im Kolben und im Massivteil, die durch Ventile verschließbar sind.