DE2303779A1

DE2303779A1 - Verfahren und vorrichtung zur umwandlung einer energieform in eine andere energieform

Info

Publication number: DE2303779A1
Application number: DE2303779A
Authority: DE
Inventors: James N Anno; Sherwood L Fawcett
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1973-01-26
Publication date: 1973-08-09
Also published as: DE2303779C3; ATA76073A; DE2303779B2; BE794834A; DK139631B; CA977982A; GB1408236A; AT337302B; FR2170091A1; CH584840A5; DK139631C; LU66924A1; IT998088B; IE37517L; NL7301271A; IE37517B1; FR2170091B1; SU753372A3

Description

KRU/HET - , 24. Januar 1973

BATTELLE DEVELOPMENT CORPORATION Columbus, Ohio, USA

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR UMWANDLUNG EINER ENERGIEFORM IN EINE ANDERE ENERGIEFORM

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung einer ersten in eine zweite Energieform.

Js wurden bisher zahlreiche Systeme, die verschiedene thermodynamische Kreisläufe, wie z.B. den Otto-, Rankine- und Brayton-Kreislauf, anwandten, dazu benutzt, eine Energieform in eine anders Energieform umzuwandeln. Bei den meisten dieser Systeme werden hin- und hergehende Kolben verwendet, obwohl einige, wie

-2-

309832/0920

auch die, die in dem holländischen Patent 65·ΐ64 und dem deutschen Patent 842.645 gezeigt werden, einen oder mehrere Kolben verwenden, die durch die Ausdehnung eines gasförmigen Mediums in einem Gebiet einer geschlossenen Bahn gezwungen werden, sich in einer Richtung in der kontinuierlichen, geschlossenen Bahn zu bewegen. In dem bekannten, geschlossenen Bahnsystem ist jedoch jeder Kolben an ein mechanisches Element gekoppelt, das sich mit ihm bewegt, wobei die kinetische Energie des sich bewegenden Kolbens direkt in mechanische Energie umgewandelt wird. Systeme mit geschlossener Bahn nach dem Stand der Technik, die möglicherweise arbeitsfähig sind, erfordern komplizierte Mechanismen für den Anschluss des oder der Kolben an mit ihnen zusammenarbeitende mechanische Elemente. Hierin liegt möglicherweise der Grund, daß sie keinerlei großen kommerziellen Anklang fanden.

Entsprechend der Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Art Energie in eine andere Art Energie mit Hilfe eines geschlossenen Bahn- oder Schleifendurchgangs vorgesehen, wobei eine Anzahl von frei beweglichen, mechanisch ungehinderten Körpern vorhanden ist. Unter frei beweglich, mechanisch ungehindert soll verstanden werden, daß die

309832/0920

Körper nicht mit einem mechanischen Element gekoppelt sind, sondern in der Bahn herumgeschleudert werden können, etwa nach Art eines Geschosses. Aufeinanderfolgende dieser Körper, vorzugsweise Kugeln mit einem etwas kleineren Durchmesser als dem des rohrförmigen Durchgangs, durch den sie sich bewegen, werden durch Anwendung einer Kraft, in einem Bereich des Durchgangs in einer Richtung im Durchgang herumgeschleudert oder angetrieben. Eine Beschleunigung dieser Körper kann durch sich ausdehnendes Fluid oder Strömungsmedium bewirkt werden, das von außen in den geschlossenen Bahndurchgang gebracht oder auf dem Wege der inneren Verbrennung zur Verfügung gestellt wird. Als Alternative können die Körper auch mittels eines elektromagnetischen Linearbeschleunigers angetrieben werden.

Nachdem die Körper auf diese Weise beschleunigt wurden, bewegen sie sich durch einen zweiten Bereich, in dem ihr Moment in eine andere Energieform umgewandelt wird. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß die Körper aus einem magnetisierbaren Material gebildet sind und daß sie durch das Magnetfeld eines Lineargenerators geführt werden, der die Energie der sich bewegenden Körper in elektrische Energie umwandelt. Als Alternative kann das Moment der sich bewegenden Körper zur Kompression eines Gas herangezogen werden.

309 8 32/0920

In den Fällen, in denen die Ausdehnung von Gas zum Antreiben der Körper benutzt wird, bewegen sie sich durch einen dritten Bereich, in dem das Gas zwischen ihnen in Vorbereitung auf einen sich anschließenden Arbeitszyklus komprimiert wird.

Weitere Einzelheiten-, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie anhand der schematischen Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise als Querschnitt, einer Vorrichtung gemäß Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung,teilweise als Querschnitt, einer Vorrichtung, die eine Abänderung gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 1 aufweist,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anwendung der Erfindung in Verbindung mit den Prinzipien eines Brayton-Kreislaufs,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anwendung der Erfindung in Verbindung mit den Prinzipien des Rankine-Kreislaufs,

309832/0920

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Anwendung der
Erfindung in Verbindung mit einem Ottc-Kreislauf,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Erfindung
unter Verwendung eines Linearbeschleunxgers für das Antreiben von Körpern in einem geschlossenen Bahndurchgang,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die angetriebenen
Körper, die aus magnetisierbarer!! Material gebildet sind, in Verbindung mit einem Magneten und einer
Scheibenanordnung zur Umwandlung ihrer kinetischen Energie in eine Kurbelwellen-Wirkung verwendet werden,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung, z.T. gebrochen, einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 einen Längsschnitt nach Linie IX - IX der Fig. 8 und

Fig. 10 ein Diagramm des Kreislaufs der Vorrichtung nach Fig. 8.

-6-

309832/0920

In der Zeichnung, insbesondere in Fig. !,wird eine Maschine 10 gezeigt, die einen Torus oder geschlossenen Bahn- oder Schleifendurchgang 12 aufweist. Der Durchgang 12 wird durch ein Gehäuse gebildet, das vorzugsweise glatte und aus Metall geformte Wandungen hat. In diesem Durchgang 12 befindet sich eine Anzahl fester Kolben 16, die als Sphäroide gezeigt sind. Die Toleranzen oder der Spielraum zwischen den Oberflächen der Sphäroide l6 und den Innenwandungen des Durchgangs 12 sind so beschaffen, daß sich die Sphäroide frei in der 3ahn 12 bewegen können. Jedoch wird sir^e Fluidströmung innerhalb des Durchgangs und an den Sphäroiden vorbei weitgehend verhindert.. Bei der Ausführuiigsform nach Fig. 1 hat der Schleifendurchgang 12 z.B. einen kreisförmigen Querschnitt. Es können aber bei anders geformten Kolben andere Querschnitte, einschließlich elliptischer oder polygonaler, mit entsprechend geformten Kolben verwendet werden.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform kann eine Antriebskraft hinter den Sphäroiden an jedweder Station oder jedwedem Bereich entlang des Durchgangs 12 vorgesehen sein. Eine Antriebskraft in Form von Gasdruck zum Bewegen der Sphäroide durch.den Durchgang 12 weist ein Einströmrohr 18 auf, das an Pressluft

-7-

309832/0920

aus einem Kompressor oder an eine andere Pressluftquelle angeschlossen ist (nicht dargestellt). Das Pressluft-Einströmrohr 18 kann in einigen Fällen dazu verwendet werden, die Maschine 10 zu starten. Es kann jedoch jede beliebige andere geeignete Quelle mit Fluiddruck hinter den Sphäroiden 16 dafür vorgesehen werden, die Vorrichtung zu betreiben. Bei der Ausführungsform nach Fig. ist eine Heizschlange 20 in dem Gehäuse l4 eingebettet, oder sie umgibt das Gehäuse. Sie befindet sich im Bereich des Pressluft-Einlassrohres l8. Wie daraus zu entnehmen ist, erwärmt die Heizschlange 20 die Luft, die durch den Einlass l8 in den Durchgang 12 strömt. Auf diese Weise veranlasst die von der Heizschlange 20 gelieferte Wärme - nachdem die Vorrichtung mit Pressluft durch Einlass 18 in Gang gesetzt wurde - eine Ausdehnung der Luft innerhalb des Durchgangs 12 und erzeugt die motivierende Kraft hinter den Sphäroiden 16. Die Menge der durch den Einlass 18 eingeführten Pressluft kann dann verringert oder ausgeschaltet werden, und die Antriebskraft aus der Ausdehnung des Gases zwischen den Sphäroiden erhalten werden, dadurch daß aus der Heizschlange 20 Wärme dorthin abgegeben wird.

Die Druckluft oder das sich ausdehnende Gas hinter jedem der Sphäroide oder Körper l6 - bei deren Passieren der Nähe von

-8-

309832/0920

Einlass l8 und Heizschlange 20 - dient dazu, die Späroide in dem Durchgang 12 in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung herumzuschieuderη, wie dies durch den Pfeil im Durchgang 12 gezeigt wird. Auf diese Weise wird die Wärmeenergie, die von der Heizschlange 20 zugeführt wird, oder Energie in Form von Druckluft oder Druckgas in kinetische Energie der sich bewegenden Sphäroide l6 umgewandelt.

Um die Bewegung der Sphäroide 16 innerhalb des Durchgangs 12 zu erleichtern, "ist ein Luftauslass 22 vor den sich bewegenden Sphäroiden vorgesehen. Dadurch ist es möglich, die Sphäroide unter dem Druck des sich ausdehenden Gases in dem Bereich zwischen der Heizschlange 20 und dem Auslass 22 zu beschleunigen. Bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Auslass 22 ungefähr ein Drittel der Entfernung entlang dem Schleifendurchgang 12. Ein Lufteinlass 2k ist ungefähr ein weiteres Drittel der Entfernung im Durchgang angeordnet. Da sich jeder Sphäroid 16 am Auslass 22 vorbeibewegt, wird jedes expandierende Gas oder anderes antreibendes Fluid hinter jedem einzelnen Kolben über den Auslass 22 freigelassen, und die in das System in der Nähe des Einlasses 18 und der Schlange 20 eingeleitete Energie wird, in

-9-

309832/0920

kinetische Energie verwandelt. Da sich jeder Sphäroid an Einlass 2.4 vorbeibewegt, beginnt er, die Luft zwischen sich und dem sich vor ihm befindlichen Sphäroiden zusammenzudrücken, da ihn sein Moment zu den Energiezuführungsbereichen am Einlass 18 und der Heizschlange 20 bewegt. Wie noch gezeigt werden wird, ist es jedoch möglich, die Offnungen 22 und 2k in gewissen Fällen zu vermeiden, indem das Fluid in diesem Bereich abgekühlt wird.

Da das sich ausdehnende Gas in der Energieeingabestation des Durchgangs 12 die Sphäroide sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegengesetzt dazu treiben kann, ist direkt vor dem Eintritt der Sphäroide in die Wärme- öder Druck-Eingabestation im Bereich von Einlass 18 und Schlange 20 eine Einrichtung vorgesehen, die verhindert, daß die Sphäroide so angetrieben werden. Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 umfasst diese Einrichtung zwei Räder 26 und 28, die drehbar neben dem Durchgang gelagert sind und sich durch im Gehäuse Ik vorgesehene Schlitze so erstrecken, daß ihre Peripherien bis in den Durchgang 12 hineinreichen und jeden Sphäroiden berühren, während er den Durchgang passiert. Wenn der Abstand zwischen den Schlitzen und den Rädern 26 und 28 derart ist, daß in diesem Bereich kein Druck aufrechterhalten werden kann, können die Räder innerhalb eines

-1O-

309832/0920

mit dem Gehäuse Ik hermetisch abgedichtet verbundenen Gehäuses angeordnet werden. Die Räder"* 26 und 28 sind an Ratschen 30 bzw. 32 angeordnet und laufen mit ihnen um. Jede Ratsche 30 und 32 ist mit einer herkömmlichen, gefederten Klinke "}k und 36 versehen. Auf diese Weise können sich beim Betrieb der Vorrichtung die Räder 26 und 28 im Uhrzeigersinn drehen, drehen sich aber nicht in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung. Die äußeren Bereiche der Räder 26 und 28 bestehen aus einem elastomer en Material,wie Gummi, so daß die Sphäroide l6 nicht im Uhrzeigersinn angetrieben werden können, nachdem sie den Einlass passiert haben. Dies wird durch das durch den Einlass l8 eintretende Fluid oder durch sich infolge der durch die Schlange erzeugten Wärme ausdehnendes Gas oder Luft bewirkt. Jeder Sphäroid l6 gibt - wenn er in die Nähe der Räder 26 und 28 kommt - seine letzte kinetische Energie ab, um den vorausgehenden Sphäroiden zu zwingen, sich in die Nähe der Räder 26 und 28 und an ihnen vorbeizubewegen, um neuerlich durch den Durchgang geschleudert zu werden, vermittelst von sich ausdehnendem Gas, das im Bereich der Wärmeeingabe des Durchgangs vorgesehen wird.

Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 erläutert zwei Methoden,mit denen Energie, die zunächst als Wärme oder

-11-

309832/0920

komprimiertes Gas vorliegt und dann in kinetische Energie umgeformt wurde, aus dem System entnommen werden kann. Die eine Möglichkeit besteht darin, ein Gehäuse Ik vorzusehen, das aus

magnetlsierbarem
im -wesentlichen / Material hergestellt ist (z.B. Aluminium).

Die Sphäroide 16 werden dann aus einem magnetisierbaren Material hergestellt (z.B. Eisen oder Stahl), das in der Lage ist, ein Magnetfeld zu schneiden und zu ändern. Zwischen dem Auslass und dem Einlass 2k ist ein Lineargenerator vorgesehen, generell mit der Bezugszahl 37 gekennzeichnet. Bei der gezeigten Ausführungsform weist er ein Joch 38 auf, das einen permanenten Magneten bildet und mit einer Wicklung 40 versehen ist, die um einen Teil desselben gewickelt ist. Bei dieser Anordnung schneiden die Sphäroide 1.6, die aus magnetisierbarem Material gefertigt sind, die Flußlinien, die über den Magnetspalt verlaufen und die Bahn der Sphäroide l6 kreuzen. Die Anordnung ist so aufgebaut, daß jedesmal, wenn sich ein Sphäroid durch das Magnetfeld bewegt, in der Wicklung 40 ein Puls induziert wird, wobei dieser Puls die elektrische Energie darstellt, die zu einer Belastung geleitet werden kann, die nicht abgebildet ist. Als Alternative kann der Permanentmagnet 38 durch ein Joch aus magnetisierbarem Material ersetzt werden, auf dem sich zwei Wicklungen befinden,

-12-

309832/0920

von denen die eine zur Erzeugung eines Magnetfeldes über dem Weg der Sphäroide l6 und die andere zur Ableitung der Energie in Form von Impulsen verwendet wird.

Ein anderer Weg der Entnahme von Energie aus dem System besteht darin, einen Druckkessel 42 mit einem Auslass 44 vorzusehen, der vom Durchgang 12 abgeht und mit

ist einem geeigneten Ventil 46 versehen^ um Druck aus dem Gerät abzulassen, der sich zwischen den Sphärioden l6, aufbaut, während ihre kinetische Energie Luft zusammenpreßt, .die in den Durchgang über den Einlass 24 eingeführt wird. Dieser in dem Kessel 42 gespeicherte Fluiddruck kann selbstverständlich durch den Einlass l8 wieder eingeführt werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung zur Erzeugung von Elektrizität oder als Kompressor oder auch als beides verwendet werden. Während des Betriebes wird der Druck zum Einlass l8 gesteuert, um eine sequentielle Bewegung oder ein aufeinanderfolgendes Abschiessen jedes Sphäroiden l6 in den Durchgang 12 herum zu bewirken, bis ein zyklischer Betrieb herbeigeführt ist. Über die Schlange 2o wird dann allmählich Wärme zugeführt. Wenn die Wärmeerzeugung ausreichend ist, kann die Zufuhr von Fluid über den Einlass l8 beendet werden.

309832/0920

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine Maschine 50 gezeigt, die aus einem aus nicht magnetisierbaren oder im wesentlichen nicht magnetisierbaren Material bestehenden Gehäuse 54 so gefertigt wurde, daß der Lineargenerator, bestehend aus Spule 80 und Magnet 781 in einer solchen Weise arbeitet, daß Energie aus dem System in der gleichen Weise entnommen wird, wie im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 1 beschrieben wurde. Das Gehäuse 54 be-, steht aus zwei Teilen, die durch die Flansche 49 und nicht gezeigte Befestigungsbolzen verbunden sind. Dies erleichtert die Herstellung des geschlossenen Durchgangs und das Einbringen der Sphäroide. Die Vorrichtung nach Fig. 2 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie die nach Fig. 1 und verfügt über eine Druckzuführungsleitung 60, die dem Einlass l8 .der Vorrichtung nach Fig. 1 entspricht» Außerdem weist die Vorrichtung nach Fig. 2 einen Luftauslass 62 und einen Lufteinlass 64 auf, die dem Auslass 22 bzw. dem Einlass 24 der Vorrichtung nach Fig. 1 entsprechen. Die Sphäroide 56 werden wiederum in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung angetrieben.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich jedoch von der gemäß Fig. 1 in verschiedener Hinsicht. Anstelle der Reibungsräder 26 und 28 ist eine kleine Klinke 66 vorgesehen, die im wesentlichen in ähnlicher Weise wie ein Türschloss aufgebaut ist, und zwar insofern, als sie

-14-

309832/0920

ein gefedertes Einklinkglied 68 hat (die Federung ist nicht gezeigt), das genau in den Durchgang 52 des Gehäuses 5^ hineinragt, so daß jeder Sphäroid 56, der das Glied 68 passiert, kontaktiert wird. Da jeder Sphäroid die Klinke 66 passiert, wird diese eingedrückt, damit der Sphäroid seinen Weg in der dem Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung fortsetzen kann, weil sie in Richtung der Annäherung solcher Sphäroide abgeschrägt ist. Sie wird jedoch nicht eingedrückt, um den Sphäroiden eine Bewegung im Uhrzeigersinn zu gestatten.

In dem Eingabeteil des Durchgangs 52 für Druck und Wärme wird komprimiertes Gas oder Lufdt aus einem Kompressor oder einer anderen Quelle, die nicht gezeigt ist, an den Einlass 6o über die Leitung 51, Ventil 53, Wärmeaustauscher 7o, Leitung 55 und Ventil 57 geführt. Ein Auslass 58, der dem Einlass 2k der Fig. 1 entspricht, ist über das Absperrventil 6l an den Wärmeaustauscher 7o angeschlossen. Der Eingangsdruck kann zur Herbeiführung eines ruhigen und leistungsfähigen Betriebes des Gerätes geregelt werden, wobei die Sphäroide in dem geschlossenen Schleifendurchgang in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung herumgeschleudert oder angetrieben werden. Der Wärmeaustauscher oder die Heizvorrichtung 7o ist vorgesehen, damit sich das

30983 2/0920

Gas aus der Leitung 51 oder der Leitung 58 unter Steigerung der Geschwindigkeit weiter ausdehnt. Beim Betrieb der Vorrichtung wird zunächst die Startluft durch die Leitung 5I das Ventil 53 eingeführt, bis ein steter Betrieb hergestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil 53 geschlossen. Die Luft, die sich im Wärmeaustauscher 70 ausdehnen soll, wird über das Absperrventil 6l zugeführt.

Die im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschriebene Vorrichtung kann dazu verwendet werden, einen thermodynamisehen Kreislauf nach Brayton zu durchlaufen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei sind die Teile, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Wärme wird in einen Energie-Eingabeteil der Schleife zugeführt. Dieser ist als Abschnitt A-B benannt. D^₆ Ausdehnung eines einphasigen Strömungsmediums oder Fluids innerhalb des Systems beschleunigt die Sphäroide innerhalb des Abschnittes B-C. Wärme und/oder expandiertes Strömungsmedium werden aus dem System innerhalb von Abschnitt C-D entnommen. Wenn innerhalb des Abschnittes C-D Strömungsmedium entnommen wird, wird zusätzliches Strömungsmedium innerhalb dieses Abschnittes hinzugegeben. Eine maximale Beschleunigung der Sphäroide l6 tritt in Abschnitt C-D auf.

-16-

309832/0920

Wahl- oder vorzugsweise wird ein Teil dieser kinetischen Energie durch die Verwendung eines Lineargenerators in Abschnitt C-D entnommen oder abgezogen.

Während die Sphäroide in das Segment D-A eintreten, wird die verbleibende kinetische Energie abgegeben, indem das einphasige Strömungsmedium zwischen jedem einzelnen Sphäroiden und dem ihm vorausgehenden Sphäroiden vor Eintritt in den Abschnitt A-B komprimiert wird. Wie hieraus zu entnehmen ist, müssen die expandierenden Strömungsmedien, die für die Antriebskraft in Abschnitt B-C sorgen, ventiliert werden, und zwar vorzugsweise in Abschnitt C-D, um zu vermeiden, daß sich ein Gegendruck zwischen jedem Sphäroiden und dem ihm vorausgehenden Sphäroiden aufbaut, wodurch ihre kinetische Energie abgebaut werden würde. Es ist jedoch daraufhinzuweisen, daß diese Druckentlastung vorzugsweise dadurch bewirkt wird, daß die Wärme dem Fluid innerhalb des Abschnittes C-D entnommen wird (d.h. durch Kühlung), anstatt das Fluid selbst aus dem System abzuziehen. Beim Abkühlen zieht sich das Fluid mit dem gleichen Gesamteffekt zusammen, wodurch es unnötig ist, zusätzliches Fluid in den Ab-

schnitt C-D einzuführen.

-17-

309832/0920

Wie im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 1 gezeigt wurde, besteht ein anderes Verfahren, Energie aus dem System zu entnehmen, darin, einen Teil des Druckes aus dem Abschnitt D-A abzulassen. Das System läßt sich somit sowohl als Kompressor als auch als Generator verwenden. Eine andere Möglichkeit der Entnahme von Energie in Abschnitt C-D besteht in der Verwendung einer mechanischen, schaufeIradähnlichen Einrichtung, die sich durch einen Schlitz in den geschlossenen Schleifendurchgang hinein erstreckt und durch die nacheinander auftretende Berührung ihrer Schaufeln mit den Sphäroiden 16 veranlasst wird, sich zu drehen.

In der Fig. 4 wird die Anwendbarkeit der Erfindung auf die thermodynamischen Prinzipien eines Rankine-Kreislaufes demonstriert. Unter normalen Umständen ist dies ein geschlossener Kreislauf. Das Arbeitsströmungsmittel ist in zwei Phasen vorhanden, von denen die eine die Flüssigkeit L und die andere ein Gas oder Dampf V ist. Angenommen L ist Wasser und V ist Dampf, so wird Wärme in den "Energie - ein" - Abschnitt A-B eingeführt, um eine Verdampfung der flüssigen Phase L zu veranlassen, wodurch ein Gas- oder Dampfzustand herbeigeführt wird. Die Ausdehnung der Dampfphase treibt dann die Sphäroide in dem ununterbrochenen oder kontinuierlichen Schleifendurchgang in ähnlicher Weise, wie in Verbindung

-18-

30983 2/0920

mit Fig. 1-3 beschrieben, herum. Obwohl die Möglichkeit besteht, das Gas oder den Dampf abzulassen und ein Gas oder eine Flüssigkeit nach Art der Ausführung gemäß Fig. 1 und 2 z.B. wieder einzuführen, ist ein Rankine-Kreislauf doch im allgemeinen ein geschlossener Kreislauf. Dementsprechend wird Wärme innerhalb des Abschnitts B-C abgeführt, tatsächlich innerhalb des ganzen Abschnittes B-D, so daß die Kondensation und Kontraktion des Dampfes vor den Sphäroiden und eine Beschleunigung besonders innerhalb des Abschnitts B-C möglich ist. Die Beschleunigung erreicht ihr Maximum etwa in der Position C- Demgemäss wird, ein Lineargenerator vorteilhafterweise innerhalb des Abschnitts oder Segments C-D angeordnet. Er kann jedoch dazu verwendet werden, einen Teil der kinetischen Energie der sich bewegenden Sphäroide an jeder beliebigen Stelle innerhalb von Abschnitt A-D zu entnehmen.

Die Tatsache, daß die Erfindung ebenfalls die thermodynamisehen Prinzipien eines Otto- oder Diesel-Kreislaufs verwenden kann, wird durch Fig. 5 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform verfügt der "Energie-ein"-Abschnitt A-B nach dem Prinzip der

-19-

3 0 9832/0920

inneren Verbrennung über ein sich ausdehnendes Gas. In dieser Hinsicht kann eine nicht gezeigte Brennkammer in oder in Verbindung mit dem ununterbrochenen Schleifendurchgang innerhalb des Abschnitts A-B vorgesehen werden. Eine solche Brennkammer würde mit einer brennbaren gasförmigen Phase aus einem konventionellen Vergasersystem versorgt» Die Zündung wird durch ein konventionelles Zündkerzengerät bewerkstelligt, ähnlich dem, wie es bei der konventionellen Innenverbrennung-Maschine verwendet wird. Zündung und Verbrennung werden so eingestellt, daß sich das Gas hinter jedem Sphäroiden dann ausdehnt, wenn es durch den Abschnitt A-B hindurchgeht, und daß eine Beschleunigung innerhalb des Ausdehnungs-Abschnittes B-C bewirkt wird. Das heißt, daß der Treibstoff in der Brennkammer periodisch verbrannt wird, um aufeinanderfolgende Sphäroide in der dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung anzutreiben. Wie beim Brayton-Kreislauf werden Wärme und Arbeitsströmungsmittel vorteilhafterweise innerhalb des Abschnitts C-D abgezogen; komprimierbares Arbeits-

-20-

309832/0920

strömungsmittel wird an einer folgenden Stelle innerhalb des Abschnittes C-D eingeführt. Eine Verdichtung des Arbeitsströmungsmittels findet - wie bei den Ausführuiigsformen gemäß Fig. 1 und 2 - in Abschnitt D-A statt. Als Alternative der Ableitung von Energie aus der Vorrichtung kann Energie in Form eines komprimierten Strömungsmediums aus dem System innerhalb des Segments D-A entnommen werden.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei anstelle der Zufuhr von Wärme zwecks Expansion eines strömenden Mediums elektrische Energie eingespeist wird. Die Ausführungsform nach Fig. 6 enthält wiederum einen ununterbrochenen, geschlossenen Bahn- oder Schleifendurchgang 80, der eine AnzaThl von Sphäroiden 82 enthält. Der Durchgang 8O besteht wiederum aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie z.B. Aluminium, und verfügt an einer Stelle seiner Peripherie über einen Druckgas - Auslass 84 und an einer anderen Stelle seiner Peripherie über einen Gas-Einlass 86. In diesem Falle jedoch werden die Sphäroide 82 durch einen Wanderwellen-Beschleuniger 88 angetrieben, der ein wanderndes Magnetfeld erzeugt, durch das die Sphäroide 82, die aus magnetisierbarem Material gefertigt sind, in der dem Uhrzeiger-

-21-

309832/0920

sinn entgegengesetzten Richtung auf die andere Seite des geschlossenen Schleifendurchgangs 80 bewegt werden, wo sie durch das Magnetfeld eines Lineargenerators 90 hindurchgehen. Auf diese Weise wird die kinetische Energie der Sphäroide 82 durch den Lineargenerator 90 in elektrische Energie in der oben beschriebenen Weise umgewandelt. Vom Lineargenerator wandern die Sphäroide herum bis zum Beschleuniger 88, wo sie wiederum durch einen neu einsetzenden Zyklus vorwärts getrieben werden.

Es ist bekannt, daß der Lineargenerator einen Teil der kinetischen Energie durch Magnetkräfte herauszieht und deshalb auf jeden Sphäroiden eine Kraft ausübt, die der vom Beschleuniger 88 vorgegebenen Richtung entgegengesetzt gerichtet ist. Als Folge davon wird das Gas zwischen dem Beschleuniger und dem Lineargenerator komprimiert und kann als Druckgas entnommen werden. Die Sphäroide setzen ihren Weg vom Lineargenerator 90 zur Gaseinlassöffnung fort, wo nicht komprimiertes Gas dem System zugegeben und mit den Sphäroiden zum Beschleuniger 88 geführt wird. Die elektrische Energie, die aus dem Lineargenerator entnommen wird, kann extern verwendet oder zum Beschleuniger 88 zurückgeführt werden, um einen teilweisen Ausgleich für die Energie zu liefern, die dem System an dieser Stelle zugeführt wird.

-22-

309832/0920

In Fig. 7 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Sphäroide 92 werden innerhalb eines ununterbrochenen, geschlossenen Schleifendurchgangs 9k durch irgendeines der zuvor beschriebenen Verfahren angetrieben. Zum Zwecke der Erläuterung wird jedoch angenommen, daß das Verfahren der Fig. 2 angewandt wird, in dem Wärme geliefert wird, um das Gas in einem Heizgerät oder Wärmeaustauscher 96 auszudehnen, wobei das expandierte Gas die Sphäroide 92 in dem ,Durchgang 9k herumschleudert. In diesem Falle jedoch wird die Energie aus den sich bewegenden Sphäroiden mit Hilfe einer Magnet- und Scheibengruppe 98 entzogen, die an eine Kurbelwelle 100 angeschlossen ist. Die Magnet- und Scheibengruppe 98 weist ein Paar Scheiben 101 und 102 auf, die zwischen sich eine Anzahl von hufeisen- oder U-förmigen Magneten iOk mit Nord- und Südpolen I06 und I08 auf der dem kontinuierlichen Schleifendurchgang 9k entgegengesetzten Seite haben. Mit dieser Anordnung entziehen die Sphäroide 92, die aus magnetisierbarem Material bestehen, aufeinanderfolgende hufeisenförmige Magnete 104 an, während sie an der Magnet- und Scheibengruppe 98 vorbeigetrieben werden, so daß dadurch eine Rotation der Kurbelwelle erzeugt wird.

-23-

309832/0920

Es ist zu beachten, daß alle der so beschriebenen Systeme einen "Energie-ein" - und "Energie-aus"-Kreislauf gemeinsam haben. Der "Energie-ein"-Schritt kann durch die Einspeisung von Energie
in Form eines sich ausdehnenden Fluids oder strömenden Mediums oder elektrischer Energie bewerkstelligt werden. Der "Arbeit-aus" (work-out)-Teil des Kreislaufs kann mit den verschiedenen genannten Einrichtungen ausgeführt werden, einschließlich Lineargeneratoren, Komprimierung von Gas, oder Rotation einer Magnet- und Scheibengruppe gemäß Fig. 7· Alle diese Verfahren haben eines gemeinsam, nämlich die Verwendung von frei beweglichen, mechanisch ungehinderten Sphäroiden oder Kolben innerhalb eines ununterbrochenen Schleifendurchgangs.

Es ist einzusehen, daß der geschlossene Schleifendurchgang 12 jeder Ausführungsform nicht ein vollkommener Kreis sein muss, sondern auch elliptisch sein oder fast jede beliebigen Konfiguration annehmen kann, die die Leistungsfähigkeit des Verfahrens nicht beeinträchtigt. Auch können die Sphäroide jegliche Ausbildung haben und in der Tat Kolben sein, die so gebaut sind, daß sie sich frei in einer Schleife bewegen können. Bei allen Ausführungsarten bleibt festzuhalten, daß Momentänderungen und -bereiche sich im Gleichgewicht befinden müssen, während die
Kolben in der Schleife beschleunigt oder gebremst werden. Die

-24-

309832/092Q

-2k-

geeigneten Mittel zur Bereitstellung von von außen wirkenden Kräften, um den Beschleunigungs- und Bremskräften entgegenzuwirken, können durch mechanische Einrichtungen gemäß Fig. 1 oder durch elektrische Lineargeneratoren und Beschleuniger vorgesehen werden.

Wenn"Arbeit aus dem "Arbeit-aus"-Teil des Kreislaufs entnommen wird, erschöpft sich die kinetische Energie jedes sich frei darin bewegenden Körpers teilweise. Die entsprechende Geschwindigkeitsänderung bedeutet eine Änderung des Momentes, und da das Moment in der Schleife ausgeglichen werden muss, muss der Momentv.erlust in dem "Arbeit-aus"-Abschnitt wieder ausgeglichen werden. Wenn sich die Schleife, in der sich die freien Körper bewegen," in einer vertikalen Ebene befindet, kann die Schwerkraft für die Bereitstellung von zumindest einem Teil der Schubkraft zum Ausgleich des Verluste des Bewegungsmomentes verwendet werden. Dies ist natürlich nicht möglich, wenn sich die Schleife in einer horizontalen Ebene befindet.

Die Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 8 und 9 gezeigt wird, findet in einer horizontalen Ebene Verwendung oder

-25-

3 0 9832/0920

zumindest in einer Ebene, in der die Schwerkraft nicht den gewünschten Schub für die freien Körper liefert.

Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der geschlossene Schleifendurchgang elliptisch anstatt kreisförmig. Er umfaßt ein Rohr 111 mit halbrunden Endteilen, die durch parallele Seitenteile verbunden sind. Das Rohr ist starr auf einer Sockelplatte 112 montiert. In der Platte ist an der Achse eines der gebogenen Enden der Schleife eine Antriebswelle 113 drehbar montiert, an deren oberem Ende ein Druckrad starr montiert ist. Dieses Rad verfügt über einen runden Mittelteil 114, an dessen Umfang eine Anzahl mit Abstand zueinander angeordneter Taschen mit nach außen offenem Ende vorgesehen sind. Diese Taschen werden vorzugsweise zwischen Flügeln oder Schaufeln 115 ausgebildet, die sich radial vom mittleren Teil des Rades aus nach außen erstrecken. Der Endteil der Schleife, der sich um das Rad erstreckt, ist an seiner Innenfläche mit einem bogenförmigen Schlitz Il6 versehen, in den sich die äußeren Enden der benachbarten Schaufeln erstrecken. Während das Rad gedreht wird, bewegen sich die Schaufeln in ein Ende des Schlitzes hinein und dann seiner Länge entlang und am entgegengesetzten Ende wieder heraus.

-26-

309832/0920

Sphärische Körper oder Kugeln, die in das Rohr 111 passen, tretenin die Taschen oder Räume zwischen den Schaufeln ein und werden durch das angetriebene Rad vorwärtsbewegt. Nur zwei der Kugeln 117 werden gestrichelt gezeichnet, es versteht sich jedoch, daß sich davon noch viel mehr in der Schleife befinden. Das Rad wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die für den gewünschten Schub der Kugeln sorgt, wenn sie es verlassen und die Ausdehnsektion der Schleife betreten.

Das gegenüberliegende gebogene Ende der Schleife ist gleichermaßen mit einem bogenförmigen Schlitz versehen, in den die Schaufeln 121 eines Schaufelrades hineinragen, das entsprechend dem soeben beschriebenen ausgebildet ist und das fest auf einer angetriebenen Welle 122 angeordnet ist, die am Ende der Sockelplatte drehbar gelagert ist. Dieses Rad liefert jedoch keinen Schub für die Kugeln, sondern wird von ihnen angetrieben, wenn sieenf die Schaufeln des Rades auftreffen, die in den Schlitz 120 hineinragen. Die Schaufeln sind vorzugsweise aus Federstahl gefertigt, um einen Teil des Aufpralls der Kugeln hoher Geschwindigkeit aus dem Ausdehnabschnitt der Schleife zu absorbieren. Die Welle 122 dient als Energie-Abführungs-Welle, und ein Teil der Energie, die-von ihr abgegeben

-27-

309832/0920

— 2/—

wird, kann für den Antrieb des Druckrades verwendet werden. Das letztere kann aber auch von einem Motor angetrieben werden. Die Kugeln verlassen das Arbeitsabgabe-Rad mit der Tangentialgeschwindigkeit dieses Rades und treten in den Kompressorabschnitt der Schleife ein.

Um die Kugeln nach Verlassen des Schubrades zu beschleunigen, damit sie die gewünschte Geschwindigkeit erhalten, ist die Ausdehnungsseite der Schleife auf ihrer Seitenwand mit einem Lufteinlass I23 versehen, der durch ein Rohr 124 an eine seitliche -Luftauslassöffnung 125 auf der gegenüberliegenden Seite der Schleife angeschlossen ist. Druckluft, die von einer Seite der Schleife auf die andere durch dieses Rohr hindurchströmt, durchfließt einen Wärmeaustaustauscher 126 beliebiger Bauart, wo die Luft zwecks Expansion erwärmt wird. Die Luft wurde in der Schleife von Kugeln zusammengepresst, die das Arbeitsabgabe-Rad verließen und durch den Kompressorteil der Schleife zwischen diesem Rad und dem Einlass des Rohres 124 wanderten. Energie, die in Form von Wärme im Wärmeaustauscher absorbiert wird, bewirkt, daß sich das durch den Wärmeaustauscher strömende Druckgas ausdehent und die Geschwindigkeit des Luftstromes, durch

-28-

309832/0920

den die Kugeln nach vor.n durch die Ausdehnungssektion der Schleife getrieben werden, erhöht wird. Ein Ventil 127 verhindert den Rückstrom der sich ausdehnenden Druckluft in den Kompressorteil der Schleife.

Nachdem die Kugeln die Druckluftauslassöffnung 125 passiert haben, treten sie in den Schubabschnitt der Vorrichtung ein, der - um bessere Ergebnisse zu erzielen - mit einem luftdichten Gehäuse versehen ist, um an dieser Stelle einen Verlust an Druckluft aus dem Kreislauf zu verhindern. Die in das Gehäuse eintretenden "Kugeln werden von dem Schub- bzw. Druckrad vorwärts durch die Schleife befördert, um ihr Moment zu vergrößern, von dem ein relativ großer Teil am entgegengesetzten Ende der Schleife verlorengegangen war, ebenso wie beim Komprimieren der Luft nach Verlassen dieses Endes. Die Kugeln, die das Gehäuse 128 verlassen, werden erneut mit hoher Geschwindigkeit durch den Luftstrom an der Einlassöffnung 123 angetrieben, um das Arbeitsabgabe-Rad anzutreiben und die Luft, die sich vor ihnen in dem Kompressor-Abschnitt der Schleife befindet, zu verdichten. Es besteht natürlich kein Zweifel daran, daß ein größerer Energiebetrag über die angetriebene Welle 122 entnommen wird als dem System durch das Schubrad über

-29-

309832/0920

die Antriebswelle 113 zugeführt wird. Zwecks Ingangsetzung wird das Schubrad durch eine Energiezufuhr von außen zum Rotieren gebracht. Bei Erreichen eines relativ stetigen Betriebes kann ein Teil der an der Welle 122 abgenommenen Arbeit für den Antrieb des Schubrades rückgekoppelt werden.

Es hat sich gezeigt', daß der hierin beschriebene Kreislauf beträchtlich wirksamer als andere, wie z.B. der Brayton-Kreislauf, ist. Obwohl der Kreislauf nach der Erfindung Ähnlichkeiten zum Brayton-Kreislauf zeigt, ist er - wie auch aus Fig. IO hervorgeht - unterschiedlich zu diesem. Fig. 10 zeigt, daß das Gas im Kompressorabschnitt 1-2 mit einer Verminderung an Gasvolumen komprimiert wird und dann von 2 bis 3 ausgedehnt wird, um sein Volumen zu vergrößern·, ohne seinen Druck zu vermindern. Von 3 bis 4 tritt eine Volumenvermehrung mit Druckverlust auf und dann folgt ein plötzlicher Druckabfall von 4 bis 5 bei konstantem Volumen.

-30-

309832/0920

Claims

PATENTANSPRÜCHE

l./ Verfahren zur Umwandlung einer ersten Energieform in eine zweite Energieform, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener, kontinuierlicher Bahndurchgang (12, 52, 80, 9^) mit einer Anzahl von frei beweglichen, mechanisch ungehinderten Körpern (16, 56, 82, 92, 117) vorgesehen wird, daß in einem Bereich des Bahndurchgangs (12, 52, 80,94) eine Kraft auf aufeinanderfolgende dieser Körper ausgeübt wird, um dadurch diese Körper (12, 52, 80, 9^) in einer Richtung dairch den Bahndurchgang (l6, 56, 82, 92, 117) ²⁵U treiben, daß in einer von dem Bereich des Bahndurchgangs (12,52,80,9*0 entfernt vorgesehenen Zone zumindest ein Teil der kinetischen Energie der angetriebenen Körper (l6, 56, 82, 92, 117) in eine andere Energieform umgewandelt wird und daß aufeinanderfolgende der Körper (l6, 56» 82, 92, II7) zum Bereich zurückgeführt werden, um dann erneut in der einen Richtung durch Aufbringen einer Kraft angetrieben zu werden.

-31-

30983 2/0920

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (16, 56, 82, 92, 117) eine Form aufweisen, die im wesentlichen komplementär der Querschnittsform des Bahndurchgangs (12, 52, 80, 9k) ist, so daß der Bahndurchgang weitgehend gegen eine Fluid-Strömung um die Körper herum abgedichtet wird und das Fluid zwischen den Körpern in Segmente unterteilt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft auf die aufeinanderfolgenden Körper (l6, 56, 82, 92, 117) durch Ausdehnung des Fluids ausgeübt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Fluids durch Verbrennen einer gasförmigen Brennstoffmischung bewirkt wird.

5· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Fluids durch Zufuhr von Wärme zu einer Dampf bildenden Flüssigkeit bewirkt wird.

-32-

3098 32/0920

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie der angetriebenen Körper (16, 56, 82,- 92, II7) in elektrische Energie umgewandelt wird.

7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie der angetriebenen Körper ( l6, 56» 82, 92, 117) zur Kompression des Fluids verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß der Bahndurchgang (12, 52, 80, 9^) mit einem bei Energiezufuhr sich ausdehnenden Fluid angefüllt wird und daß vor den angetriebenen Körpern (l6, 56, 82, 92, 117) ein Teil der Energie aus dem Fluid entnommen wird, um den Druck des Fluids auf die Körper zu reduzieren und ihre Beschleunigung zu erhöhen.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieumwandlung nach dem Prinzip des Brayton-Kreislaufs unter Verwendung eines einzigen unter Wärmeeinfluß expandierenden Fluids durchgeführt wird und daß als Energie Wärme verwendet wird.

-33-

309832/0920

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahndurchgang (12, 52, 8o, 9k) mit einem oder mehreren Teilen versehen wird, die so angebracht sind, daß Fluid aus dem Bahndurchgang zur Reduzierung des Druckes vor den Körpern (l6, 561 82, 92, 117) und Beschleunigung derselben abgelassen werden kann.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahndurchgang'(12, 52, 80, 9^) mit einer oder mehreren Einlassen (l8, 60, 86, 113) versehen ist, die so angeordnet sind, daß Fluid zwischen die Körper (l6, 56, 82, 92, II7) zur anschließenden Ausdehnung durch die Wärmeenergie einführbar ist.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme aus dem Bahndurchgang (12, 52, 80, 94) an einer Stelle stromabwärts vom Bereich ihrer Einführung in den Bahndurchgang abgeführt wird, tun das Fluid zu veranlassen, sich vor den Körpern (l6, 56, 82_f 92, 117) zu kontraktieren und die Beschleunigung der Körper zu verstärken.

-34-

309832/0920

13· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (l6, 56, 82, 92, 117) aus magnetisierbarem Material bestehen, und daß sie ein Magnetfeld passieren, um daraus Energie zu entziehen.

Ik. Verfahren nach, Anspruch 1 bis 13 zur Umwandlung der kinetischen Energie von sich bewegenden Körpern in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Bahndurchgang (12, 52, 8O, 9^) mit einem im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt aus im wesentlichen nicht magnetisierbarem Material vorgesehen wird, daß eine Anzahl frei beweglicher, mechanischer ungehinderter Körper (16, 56, 82, 92, !I?) durch den Bahndurchgang getrieben wird, daß magnetische Flußlinien erzeugt werden, die die Bahn der Körper im Bahndurchgang kreuzen, wodurch die Körper die Flußlinien, die so erzeugt wurden, schneiden, und daß ein elektrischer Strom dadurch erzeugt wird, daß die Flußlinien von den angetriebenen Körpern durchschnitten werden.

-35-

309832/0920

15· Verfahren nach Anspruch 1 bis lA, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (16, 56, 82, 92, 117) während ihrer Rückkehr zu dem Bereich mechanisch zu dem Bereich getrieben werden.

l6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung von Energie durch Auftreffen der
Körper (l6, 56, 82, 92, II7) auf ein Schaufelrad erreicht wird, um es zum Rotieren zu bringen.

17· Verfahren nach Anspruch 9 unter Abänderung des Brayton-

Kreislaufes, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid zuerst zur Erhöhung seines Druckes und zur Verminderung seines
Volumens komprimiert wird, daß es dann ohne seinen Druck
zu vermindern um einen vorbestimmten Betrag expandiert wird, daß dann unter VoIumenzunahme sein Druck um einen vorbestimm- _ ten Betrag vermindert wird, und daß schließlich sein Druck plötzlich weiter vermindert wird bei im wesentlichen konstanten Volumen.

-36-

309 832/0920

Ιδ. Vorrichtung zur Umwandlung einer ersten Energieform in eine zweite Energieform, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener kontiniuerlicher Bahndurchgang (12, 52, 8O, 9^) und darin eine Anzahl von frei beweglichen, mechanisch ungehinderten Körpern (l6, 56, 82, 92, 117) vorgesehen ist, daß sie Mittel zur Aufbringung einer Kraft auf aufeinanderfolgende Körper in einem Bereich des Durchgangs aufweist, um dadurch aufeinanderfolgende Körper in einer Richtung durch den Bahridurchgang zu treiben, und daß Mittel vorgesehen sind, die von dem Bereich des Durchgangs entfernt angeordnet sind, zur Umwandlung von zumindest einem Teil der kinetischen Energie der angetriebenen Körper in eine andere Form der Energie und weiterhin Mittel zur Verhinderung eines zur erwähnten Richtung entgegengesetzten Antriebs der Körper im Bahndurchgang.

19. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (l6, 56, 82, 92, 117) aus magnetisierbarem Material bestehen und daß die Mittel zur Umwandlung der kinetischen Energie der angetriebenen Körper in eine andere Energieform einen Lineargenerator (37, 78) umfassen, der ein die Bahn der Körper schneidendes Magnetfeld erzeugt«

-37-

309832/0920

20. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Antreiben von aufeinanderfolgenden Körpern (l6, 56» 82, 92, II7) in einer Richtung eine Einrichtung zum Expandieren eines Fluids in einem Bereich des Bahndurchgangs (12, 52, 80, 9k) aufweisen.

21. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Körper (l6, 56, 82, 92, 117) eine im wesentlichen zum Querschnitt des Bahndurchgangs (12, 52, 80, 9^) komplementäre Form hat, so daß der Durchgang weitgehend gegen Strömung des Fluids um die Körper herum abgedichtet und das Fluid zwischen den Körpern in Segmente unterteilt ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahndurchgang (12, 52, 80, 9^) mit einer oder mehreren Öffnungen versehen ist, um Fluid aus dem Bahndurchgang abzulassen zur Reduzierung des Druckes vor den Körpern und der Verstärkung deren Bes'chleunigung.

-38-

309832/0920

23· Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (12, 52, 8o, 9^) mit einer oder mehreren Ein-' lassen versehen ist, um Fluid zwischen die Körper (l6, 56, 82, 92, II7) zwecks anschließender Ausdehnung durch die Wärmeenergie einzuführen.

24. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ausübung einer Kraft auf aufeinanderfolgende Körper (l6, 56, 82, 92, II7) einen elektrischen Linearbeschleuniger (88) umfasaai und daß die Körper aus magnetisierbarem Material gefertigt sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt erwähnten Mittel ein angetriebenes Rad umfassen, das am Umfang mit Abstand zueinander angeordnete Taschen mit nach außen offenen Enden hat, um die Körper (l6, 56, 82, 92, 117) aufzunehmen, und welches sich kontinuierlich in der einen Richtung dreht.

-39-

3 0 9 8 3 2/0920

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahndurchgang (12, 52, 8o, 9^) teilweise um das Rad herum angeordnet und mit einem bogenförmigen Schlitz (ll6) zur Aufnahme des benachbarten peripheren Teils des Rades versehen ist.

27· Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad radial sich ersteckende Schaufeln (II5) aufweist, die die Taschen zwischen sich bilden und daß einige der Schaufeln jeweils in die bogenförmigen Schlitze (II6) hineinragend angeordnet sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Energieumwandlung ein Rad aufweisen, das mit am Umfang mit Abstand zueinander angeordneten Taschen versehen ist, die nach außen offene Enden haben, um die angetriebenen Körper (l6, 56, 82, 92, 117) aufzunehmen und das Rad zum Rotieren zu bringen.

-4o-

3098 3 2 /^:CH9&0

-4ο-

29· Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad radial angeordnete Schaufeln (121) aufweist, die die Taschen zwischen sich bilden und der Bahndurchgang (12, 52, 80, 94) teilweise um das Rad herum erstreckend angeordnet und mit einem bogenförmigen Schlitz (12O) versehen ist, der die äußeren Enden der Schaufeln (121) bei deren Bewegung längs des Schlitzes (120) aufnimmt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahndurchgang (12, 52, 8θ, 94) elliptisch ist mit an der Innenseite seiner Endteile bogenförmigen Schlitzen (ll6, 120), daß die zuletzt erwähnten Mittel ein angetriebenes Rad umfassen, das in einen der Schlitze (ll6, 120) hineinragt und mit am Umfang mit Abstand zueinander angeordneten Taschen versehen ist, die nach außen offene Enden haben, um die Körper (l6, $6, 82, 92, 117) aufzunehmen, und daß sich das Rad kontinuierlich in der gleichen Richtung dreht, daß die Umwandlungsmittel ein Rad umfassen, das in den anderen der Schlitze (ll6, 120) hineinragt und mit am Umfang mit Abstand zueinander angeordenten Taschen versehen ist, die nach außen offene Ende haben, um die angetriebenen Körper

-41-

3098 32/092 0

aufzunehmen und das Rad zum Rotieren zu bringen, daß der Bahndurchgang auf einer Seite der Bahn einen seitlichen Auslass (125) und auf der entgegengesetzten Seite einen seitlichen Einlass (123) aufweist und daß das die kraftausübenden Mittel eine Leitung (124) umfassen, die den Auslass mit dem Einlass verbindet, und daß Mittel (126) zum Erwärmen des Fluids während des Strömens durch die Leitung vorgesehen sind .

309832/0920