DE3633813A1

DE3633813A1 - A method for obtaining work from heat, and design details of a heat engine operating on this principle

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Publication number: DE3633813A1
Application number: DE19863633813
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1987-04-23

Abstract

Only saturated steam performs its work of expansion entirely in the wet-steam range. Thus it has very high theoretical efficiencies (depending on the steam). By connecting several units (heat engine(s) + condenser + evaporator) in series, very large temperature ranges can be covered. Each unit of course operates with a different saturated steam, of course. A heat engine (resembling a vane-cell motor) is provided with a steam chamber volume that can be altered arbitrarily (by means of a cam etc.), but always varies uniformly during one rotation, and with movable outer partitions (steam chamber-liquid). In this way, almost the entire lifting work (identical to the work of expansion) can be obtained from the respective saturated steam in the wet-steam range within one pressure range (practically the boiling pressure in the evaporator and the condensation pressure in the condenser).

Description

In diesem Abschnitt werden Verluste nicht berücksichtigt. Ich habe folgende theoretischen Vorraussetzungen. Ein ca. 40 Meter hoher Kochtopf wird bis zum Rand mit Wasser gefüllt (Druck am Boden deshalb 5 bar) und zum Sieden gebracht. Jeder weitere Wärmestrom läßt am Topfboden Dampfblasen entstehen. Jede dieser Dampfblasen könnte auf dem Weg nach oben Auftriebsarbeit verrichten. Die Auftriebskraft multipliziert mit der Wegstrecke.Losses are not taken into account in this section. I have the following theoretical requirements. An approx. 40 meter high saucepan is placed up to the edge filled with water (pressure at the bottom therefore 5 bar) and brought to the boil. Any further heat flow leaves the bottom of the pot Steam bubbles arise. Any of these vapor bubbles could do buoyancy work on the way up. The buoyancy force multiplied by the distance.

W = mg H W = mg H

mg = Auftrieb (Gewicht der verdrängten Flüssigkeitsmenge - Eigengewicht des Dampfes)
Y = Korrekturfaktor
H = Höhe der Flüssigkeit innerhalb derer der Dampf die Arbeit verrichtet
g = Erdbeschleunigung
m = Massendifferenz (Verdrängte Flüssigkeit - Dampf)
X = Dampfgehalt (Dampfmasse/Dampfmasse + Kondensatmasse)
η = Wirkungsgrad
ρ _F = Dichte der Flüssigkeit (Durchschnitt)
ρ _D = Dichte des Dampfes (Durchschnitt)
= Spezifische Arbeit (Joule/kg)
= Spezifische Wärme (Joule/kg)
= Spezifisches Dampfvolumen (m³/kg)
h = Spezifische Enthalpie (Joule/kg)
c = Spezifische Wärmekapazität (Joule/kg K) mg = Buoyancy (weight of the amount of liquid displaced - Weight of the steam)
Y = Correction factor
H = Height of the liquid within which the vapor does the work
G = Acceleration due to gravity
m = Mass difference (displaced liquid - vapor)
X = Steam content (steam mass / steam mass + condensate mass)
η = Efficiency
ρ _F = Density of the liquid (average)
ρ _D = Density of the vapor (average)
= Specific work (Joule / kg)
= Specific heat (Joule / kg)
= Specific steam volume (m^3rd/ kg)
H = Specific enthalpy (Joule / kg)
c = Specific heat capacity (Joule / kg K)

Für jeweils 1 kg Sattdampf gilt
V = Dampfvolumen
W = Arbeit
Q = Wärme For every 1 kg of saturated steam applies
V = steam volume
W = work
Q = heat

Ohne Formeln geht es leider nicht.Unfortunately, it doesn't work without formulas.

W = mgH W = mgH

m = V (ρ _F - ρ _D) m = V ( ρ _F - ρ _D )

W = V (ρ _F - ρ _D)g H W = V ( ρ _F - ρ _D ) g H

Zur Vereinfachung der Gleichung folgendesTo simplify the equation, the following

(ρ _F-ρ _D) = Y ρ _F ( ρ _F - ρ _D ) = Y ρ _F

W = Y Δ p V W = Y Δ p V

= Y Δ p =Y Δ p

Der gekennzeichnete Ausdruck ist die Druckdifferenz innerhalb derer die Dampfblase ihre Arbeit verrichtet. Sie muß dabei die Wegstrecke "H" zurücklegen. The marked expression is the pressure difference within which the vapor bubble does its work. You must cover the distance "H" .

Ich möchte die Formel zur Berechnung der Auftriebsarbeit mathematisch genauer erklären. Bei diesen niedrigen Drücken bleibt Y und ρ _F (bei Δ p) ziemlich konstant, wenn der Dampf seine Arbeit von 5 bis 1 bar verrichtet. Wenn ich diese Größe als Konstanten betrachte, dürfte bei der Berechnung der Auftriebsarbeit der Fehler sehr gering sein und sich eher positiv bemerkbar machen. Damit ist diese Formel aber graphisch lösbar, wenn ich das spezifische Dampfvolumen als einzige Variable betrachte und das durchschnittliche spezifische Dampfvolumen graphisch ermittele. Mathematisch sah ich leider keine Möglichkeit.I want to explain the formula for calculating the buoyancy work mathematically in more detail. At these low pressures, Y and ρ _F (at Δ p ) remain fairly constant when the steam does its job from 5 to 1 bar. If I consider this variable as a constant, the error in the calculation of the buoyancy work should be very small and have a rather positive effect. However, this formula can be solved graphically if I consider the specific steam volume as the only variable and determine the average specific steam volume graphically. Unfortunately I saw no mathematical possibility.

Da das durchschnittliche spezifische Dampfvolumen die einzige Variable ist, muß dieser Wert genau sein. In unserem Kochtopf herrscht theoretisch Siedetemperatur. In jedem Druckbereich herrscht die entsprechende Siedetemperatur. Würde die Dampfblase ohne Arbeit zu verrichten nach oben perlen, wäre es praktisch eine adiabate Entspannung, denn sie könnte ja weder Arbeit noch Wärme abgeben (ist nicht ganz korrekt). Die Enthalipie (h) würde gleich bleiben. Im h-S Diagramm also eine waagerechte Zustandsänderung, wobei die Entropie (S) zunehmen würde. Nun ist aber auch die Taulinie in diesem Bereich fast eine Waagerechte. Mit Hilfe dieser Taulinie kann ich nun das durchschnittliche spezifische Dampfvolumen berechnen. Die Werte für das spezifische Dampfvolumen in der Dampftafel gelten ja nur für Sattdampf ohne flüssige Phase also für die Taulinie. Nun ist aber die Taulinie nicht genau waagerecht. Bei einer adiabaten Entspannung würde der Dampf also überhitzt sein am Ende der Entspannung. Dann wäre das durchschnittliche spezifische Dampfvolumen aber nur ca. 2-3% größer gewesen. Der durch die Vereinfachung entstehende Fehler ist sehr gering und macht sich auch eher positiv bemerkbar. In unserem Kochtopf ist der Dampf nicht überhitzt sondern hat seine Überhitzungswärme in Verdampfungswärme umgewandelt und zusätzlichen Dampf erzeugt. Das Ergebnis wäre dasselbe. Da beim Entspannen des Dampfes, ohne daß Arbeit geleistet wird, das größte durchschnittliche Dampfvolumen entsteht, denn beim Verrichten von Arbeit kondensiert ja ein Teil des Dampfes, habe ich mit ihm die maximale Auftriebsarbeit berechnet.Since the average specific volume of steam is the only variable, this value must be exact. Theoretically, there is a boiling temperature in our saucepan. The corresponding boiling temperature prevails in each pressure range. If the vapor bubble were to bubble up without doing any work, it would be practically an adiabatic relaxation, because it could give off neither work nor warmth (this is not entirely correct). The enthalpy ( h ) would remain the same. In the hS diagram, a horizontal change of state, whereby the entropy ( S ) would increase. Now the dew line in this area is almost horizontal. With the help of this dew line I can now calculate the average specific steam volume. The values for the specific steam volume in the steam table only apply to saturated steam without a liquid phase, i.e. to the dew line. Now the dew line is not exactly horizontal. With adiabatic relaxation, the steam would be overheated at the end of the relaxation. Then the average specific steam volume would only have been about 2-3% larger. The error resulting from the simplification is very small and has a rather positive impact. In our saucepan, the steam is not overheated but has converted its overheating heat into evaporation heat and generated additional steam. The result would be the same. Since when the steam is released without doing any work, the largest average volume of steam arises, because when doing work a part of the steam condenses, I calculated the maximum buoyancy work with it.

Mit dieser so errechneten maximalen Arbeit berechne ich den kleinstmöglichen Enddampfgehalt (wird später genauer erklärt). Mit dieser relativen Größe multipliziere ich die maximale Arbeit (genauer: das maximale durchschnittliche Dampfvolumen) und erhalte die kleinstmögliche Arbeit (genauer: das kleinstmögliche durchschnittliche Dampfvolumen). Wenn der Dampf in meine Wärmekraftmaschine eintritt, wird er mit Sicherheit hier das maximal mögliche Dampfvolumen besitzen. Er wird aber beim Austritt aus dem Dampfrad (Wärmekraftmaschine) nie das kleinstmögliche Dampfvolumen besitzen, denn es wurde mit Hilfe der maximalen Arbeit berechnet. Diese Arbeit ist aber unerreichbar. Aber auch dieser Fehler macht sich also beim richtigen Ergebnis eher positiv bemerkbar.Use this maximum work so calculated I the smallest possible final steam content (will later explained in more detail). Multiply by this relative size I the maximum work (more precisely: the maximum average steam volume) and get the smallest possible Work (more precisely: the smallest possible average Steam volume). If the steam in mine Heat engine occurs, it will for sure have the maximum possible steam volume here. He but is exited from the steam wheel (heat engine) never have the smallest possible volume of steam, because it was calculated using the maximum work. But this work is out of reach. But this too Mistakes tend to make the right result positively noticeable.

Da das maximale, durchschnittliche spezifische Dampfvolumen für die maximale Arbeit mit der Taulinie berechnet wird, kann ich das entsprechende spezifische Dampfvolumen für jede Zustandsänderung aus der Dampftafel holen. Da die maximale spezifische Arbeit nur graphisch ermittelt werden kann, kann ich dies mit Hilfe eines Y-p Diagrammes tun. Für jeden Druck (p) ergibt sich ein bestimmter Y Wert. Wenn der Dampf innerhalb eines Druckbereiches seine maximale Arbeit leistet, ist die entsprechende Fläche im Diagramm die geleistete Arbeit. Since the maximum average specific steam volume for the maximum work with the dew line is calculated, I can get the corresponding specific steam volume for each change of state from the steam table. Since the maximum specific work can only be determined graphically, I can do this with the help of a Y - p diagram. A specific Y value results for each pressure ( p ). If the steam does its maximum work within a pressure range, the corresponding area in the diagram is the work done.

Da Y eine Konstante sein soll, kann ich das maximale durchschnittliche spezifische Dampfvolumen mit einem -p Diagramm ermitteln. Das kann ich rechnerisch (formel) ohne Hilfe einer Zeichnung nur mit der Dampftafel tun. Trotzdem wird natürlich die maximale Arbeit graphisch ermittelt. Diese Dampftafel muß mit Druckabstufungen versehen sein und für jeden Druck das entsprechende spezifische Dampfvolumen besitzen. Mit Hilfe der Formel brauche ich kein Diagramm anfertigen und die Fläche abzählen, um das maximale, durchschnittliche spezifische Dampfvolumen zu ermitteln.ThereY I want the constant to be the maximum average specific steam volume with a -p Determine the diagram. I can do that mathematically (formula) without the help of a drawing only with the steam table to do. Nevertheless, of course, the maximum work graphically determined. This steam table must have pressure gradations be provided and for each print have corresponding specific steam volumes. With the help of the formula, I don't need to make a diagram and count the area to get the maximum to determine the average specific steam volume.

So habe ich das maximale, durchschnittliche spezifische Dampfvolumen ermittelt. Die Dampftafel ist in gleiche Druckdifferenzen δ p abgestuft. Für jeden Druck gibt es ein bestimmtes spezifisches Dampfvolumen This is how I determined the maximum average specific volume of steam. The steam table is graded in equal pressure differences δ p . There is a certain specific vapor volume for each pressure

Wenn der Kurvenverlauf beim ersten Wert nicht gerade allzu steil ist, ist dieses maximale, durchschnittliche spezifische Dampfvolumen ziemlich genau. If the curve at the first value is not too steep, this maximum average specific vapor volume is pretty accurate.

Nun unser Beispiel für 1 kg Dampf:Now our example for 1 kg steam:

Δ p = ρ _F gH = 4 bar (4 · 10⁵Nm^-2) Δ p = ρ _F gH = 4 bar (4 · 10 ⁵ Nm ^-2 )

4 bar = (Druck am Boden - Außendruck) 5 bar - 1 bar. In diesem Druckbereich muß ich die Werte ermitteln.4 bar = (pressure at the bottom - outside pressure) 5 bar - 1 bar. In this Pressure range I have to determine the values.

ρ _F = 0,933113 kgdm^-3 ρ _F = 0.933113 kgdm ^-3

ρ _D = 0,001379 kg dm^-3 ρ _D = 0.001379 kg dm ^-3

Y = 0,998523 Y = 0.998523

Diese Werte sind zwar Konstanten (in meiner Rechnung), aber ich mußte hier natürlich auch Mittelwerte nehmen.Although these values are constants (in my calculation), but of course I also had to take averages here.

= 0,725344 m³ kg^-1 → V = 0,725344 m³ = 0.725344 m^3rd kg^-1 →V = 0.725344 m^3rd

Dieses maximale, durchschnittliche spezifische Dampfvolumen wurde mit der Formel ermittelt.This maximum average specific vapor volume was determined using the formula.

Die freiwerdende maximale theoretische Arbeit ist also W _max = 289709 Joule (Nm)The maximum theoretical work released is thus W _max = 289709 joules (Nm)

Da dies die maximale Arbeit ist (leichte Verluste durch Kondensation), schreibe ich W _max Since this is the maximum work (slight losses due to condensation), I write W _max

Folgende Wärmemenge brauche ich um 1 Kg Dampf zu erzeugen. Siehe Dampftafel.I need the following amount of heat by 1 kg of steam produce. See steam table.

h′ (151,84°C) - h′ (99,632°C) = Δ h′ h ′ (151.84 ° C) - h ′ (99.632 ° C) = Δ h ′

Um das Kondensat auf Siedetemperatur zu erwärmen. Der Dampf hat also schon einmal seine Arbeit verrichtet und wurde kondensiert.To heat the condensate to boiling temperature. So the steam has already done its job and was condensed.

h″ (151,84°C) - h′ (151,84°C) = Δ hv (151,84°C) h ″ (151.84 ° C) - h ′ (151.84 ° C) = Δ hv (151.84 ° C)

Um diese Flüssigkeit zu verdampfen.To evaporate this liquid.

= η′ + Δ hv = 2330010 Joule Kg^-1 =η ′ +Δ hv = 2330010 Joule Kg^-1

Wirkungsgrad alsoSo efficiency

T ₂ = Siedetemperatur bei 5 bar (151,84°C)
T ₁ = Siedetemperatur bei 1 bar (99,632°C)
Wirkungsgrad nach Carnot T ₂ = boiling temperature at 5 bar (151.84 ° C)
T ₁ = boiling temperature at 1 bar (99.632 ° C)
Efficiency according to Carnot

Wenn diese Dampfblase keine Arbeit verrichtet, bleibt die Arbeit im Dampf (laienhaft ausgedrückt). Der Dampf überhitzt sich auf dem Weg nach oben und gibt seine überschüssige Wärme an die Umgebung ab (als Verdampfungswärme). Überhitzen bedeutet hier nicht, daß der Dampf noch heißer wird. Er liegt nur nicht mehr als Sattdampf vor. Bei optimalem Wärmeaustausch kühlt die Dampfblase aber wieder auf Sattdampftemperatur ab. If this vapor bubble does no work, remains work in steam (in layman's terms). The steam overheats on the way up and gives his excess heat to the environment (as heat of vaporization). Overheating here does not mean that the steam is still there gets hotter. It just lies no more than saturated steam in front. The vapor bubble cools with optimal heat exchange but again to saturated steam temperature.

Wird jedoch Arbeit verrichtet, geschieht dies auf Kosten der Inneren Energie der Dampfblase. Durch die Entspannung der Dampfblase wird jedoch gleichzeitig innere Energie frei. Beide haben jedoch nicht den gleichen Wert. Deshalb kondensiert Dampf beim Verrichten der Arbeit. Dieser kondensierte Dampf kann natürlich keine Arbeit mehr verrichten. Demzufolge ist die wirkliche Arbeit etwas geringer. Den Dampf, der übrigbleibt, nachdem die Arbeit verrichtet ist, kann man berechnen. Je mehr Arbeit verrichtet wird, desto geringer ist die übrigbleibende Dampfmenge. Deshalb werde ich diesen Wert mit der maximalen Arbeit berechnen. Ich erhalte damit die kleinstmögliche Dampfmenge nach verrichteter Arbeit. Wenn ich nun die kleinstmögliche Dampfmenge relativ also als Dampfgehalt mit der maximalen Arbeit (der Arbeit, welche der Dampf verrichtet, wenn er nicht kondensieren würde) multipliziere, erhalte ich die minimale Arbeit. Dies ist eine grobe Methode, aber ich bin kein Wissenschaftler. Die tatsächliche Arbeit und somit auch der übrigbleibende Dampfgehalt muß sich irgendwo dazwischen befinden.However, when work is done, this happens Internal bubble energy costs. By however, the relaxation of the vapor bubble becomes simultaneous inner energy free. However, neither have the same value. That is why steam condenses during Do the work. This condensed steam can of course no longer do any work. As a result the real work is a little less. The steam, that remains after the work is done can be calculated. The more work is done the lower the amount of steam remaining. Therefore I will use this value with the maximum Calculate work. I get the smallest possible Amount of steam after work. Now if I do that The smallest possible amount of steam relative to the steam content with the maximum work (the work which the Steam does if it would not condense) multiply, I get the minimal work. This is a rough method, but I'm not a scientist. The actual work and therefore the remaining one Steam content must be somewhere in between.

Nun zur Berechnung. Würde die Dampfmenge gleich bleiben, wäre die Rechnung einfachNow for the calculation. If the amount of steam stayed the same, the calculation would be easy

h′ = ct [Joule Kg^-1] H' =ct [Joule Kg^-1]

ct ₁ + Δ hv ₁ = ct ₂ + Δ hv ₂ + ct ₁ + Δ hv ₁ = ct ₂ + Δ hv ₂ +

Leider geht das nicht so einfach. Deshalb muß ich die Dampfmenge berücksichtigen.Unfortunately, it's not that easy. So I have to take into account the amount of steam.

m ₁ ct ₁ + m ₁ Δ hv ₁ = m ₁ ct ₂ + m Δ-hv ₂ + m ₁ m ₁ ct ₁ + m ₁ Δ hv ₁ = m ₁ ct ₂ + m Δ - hv ₂ + m ₁

X = Übrigbleibende relative Dampfmasse also der Dampfgehalt. Diese Gleichung Stimmt zwar nicht ganz genau, den m ₁ ist nicht genau richtig, aber der Fehler ist so gering, daß er praktisch nicht auffällt. Die hiermit ermittelten Werte stimmen sehr gut mit den abgelesenen Werten aus dem h-s Diagramm für Wasser überein.
Werte aus dem h-s Diagramm
Δ p ₀ = Druckbereich in dem 1 kg Dampf seine Arbeit verrichtet.
₀ = abgelesene isentrope Entspannungsarbeit im Sattdampfgebiet (maximal mögliche)
X ₀ = Dampfgehalt nachdem 1 kg Dampf innerhalb des Druckbereiches seine isentrope Entspannungsarbeit verrichtet hat.
X = Der von mir errechnete Wert (Dampfgehalt). Ich habe natürlich dieselbe isentrope Entspannungsarbeit als Auftriebsarbeit genommen. Die Enthalpien sind aus der Dampftafel. X = Remaining relative vapor mass, i.e. the vapor content. This equation is not exactly correct, them ₁ is not exactly right, but the mistake is so small that it is practically invisible. The hereby The values determined agree very well with the readings Values from thehs Chart for water match.
Values from thehs diagram
Δ p ₀ = Pressure range in which 1 kg of steam does its work.
₀ = read isentropic relaxation work in the Saturated steam area (maximum possible)
X ₀ = Steam content after 1 kg of steam within the Pressure range his isentropic relaxation work has done.
X = The value I calculated (steam content). I naturally have the same isentropic relaxation work taken as buoyancy work. The enthalpies are from the steam table.

Ich kann jetzt endlich für mein Beispiel die minimale technische Arbeit berechnen. X _max = 0,903628I can finally calculate the minimal technical work for my example. X _max = 0.903628

W _min = X _max · W _max = 261789 Joule [Nm] W _min = X _max · F _max = 261,789 Joules [Nm]

X _min = 0,915993 X _min = 0.915993

X _max ist der kleinstmögliche Dampfgehalt, welcher sich ergibt, wenn ich mit der maximalen Arbeit in die Gleichung reingehe (siehe oben). X _max is the smallest possible vapor content, which results when I go into the equation with the maximum work (see above).

Und nun noch eine Auflistung, wenn 1 kg Dampf Arbeit leistet.
Δ p = Druckdifferenz innerhalb der die Arbeit verrichtet wird.
W ₀ = maximal mögliche isentrope Entspannungsarbeit im Sattdampfgebiet (aus h-s Diagramm).
X ₀ = Enddampfgehalt nach Verrichtung der obigen Arbeit.
W _max = errechnete maximale Arbeit
W _min = errechnete minimale Arbeit
X _max = Dampfgehalt nach Verrichtung der maximalen Arbeit.
X _min = Dampfgehalt nach Verrichtung der minimalen Arbeit
η = Wirkungsgrad
η _max, η _min, η _ideal = maximaler, minimaler und idealer Wirkungsgrad (nach Carnot).
Δ p = 5 bar - 1 bar = 4 bar [4 · 10⁵Nm^-2]And now a list if 1 kg of steam does work.
Δ p = pressure difference within which the work is performed.
W ₀ = maximum possible isentropic relaxation work in the saturated steam area (from HS diagram).
X ₀ = final steam content after performing the above work.
W _max = calculated maximum work
W _min = calculated minimum work
X _max = steam content after performing the maximum work.
X _min = steam content after performing the minimum work
η = efficiency
η _max , η _min , η _ideal = maximum, minimum and ideal efficiency (according to Carnot).
Δ p = 5 bar - 1 bar = 4 bar [4 · 10 ⁵ Nm ^-2 ]

W ₀ = 272000 Joule [Nm] W ₀ = 272,000 joules [Nm]

W _max = 289709 Joule [Nm] W _max = 289709 joules [Nm]

W _min = 261789 Joule [Nm] W _min = 261789 joules [Nm]

X ₀ = 0,911-0,912 X ₀ = 0.911-0.912

X _max = 0,903628 X _max = 0.903628

X _min = 0,915993 X _min = 0.915993

η _max = 12,434% η _max = 12.434%

η _min = 11,236% η _min = 11.236%

η _ideal = 12,285% η _ideal = 12.285%

Wegen der relativ groben Rechengänge und der fehlenden wissenschaftlichen Qualifikation möchte ich nun keine großen Gedankengänge niederschreiben. Es steht aber fest, daß mein Verfahren zur Gewinnung von technischer Arbeit aus Wärme bei Wasser einen maximalen theoretischen Wirkungsgrad hat, der dem einer idealen Wärmekraftmaschine (nach Carnot) sehr nahe kommt. Dies Verfahren kann theoretisch die maximal mögliche Enthalpiedifferenz bei einer Zustandsänderung der Dampfblase von 5 auf 1 bar Druck als technisch verwertbare Arbeit abgeben. Es handelt sich meiner Meinung nach um die einzige Wärmekraftmaschine, welche nur mit Sattdampf im Naßdampfgebiet arbeiten kann und gleichzeitig so einen hohen Wirkungsgrad besitzt. Because of the relatively coarse calculations and the lack of I don't want any scientific qualifications now to write down major lines of thought. But it is certain that my process of gaining technical work a maximum theoretical out of heat with water Efficiency has that of an ideal heat engine (after Carnot) comes very close. This procedure can theoretically be the maximum possible enthalpy difference when the state of the vapor bubble changes from 5 to Submit 1 bar pressure as technically usable work. In my opinion, it is the only one Heat engine, which only with saturated steam in the wet steam area can work and at the same time so high Has efficiency.

Example of my heat engine (steam wheel)

Ich habe zwei Prinzip- also keine Werkstattzeichnungen angefertigt. In ihnen werden keine Reibungs-, Dichtungs- und Isolationsprobleme berücksichtigt, weil in der Praxis dieses Dampfbad doch anders gebaut werden würde und diese Dinge für meine Patentansprüche keine Bedeutung haben. Leider wurde auch das Dampfrestvolumen in jeder Dampfkammer etwas zu groß.I have two principles - so no workshop drawings prepared. No friction, sealing or and insulation problems are taken into account because in the Practice this steam room would be built differently and these things have no meaning for my claims to have. Unfortunately, the remaining steam volume a bit too big in every steam chamber.

Diese Zeichnungen zeigen ein Dampfrad, daß ähnlich wie ein Wasserrad funktioniert. Es taucht in eine Flüssigkeit bis zur Oberkante von Teil 2 ein und gibt dem Dampf rein konstruktiv Gelegenheit seine Auftriebsarbeit als Rotationsarbeit abzugeben. Man kann mehrere Dampfräder hintereinander arbeiten lassen, wobei derselbe Dampf immer weiter entspannt wird. Da diese Dampfräder bei niedrigen Drücken die besten Wirkungsgrade haben, dürfte eine optimale Wärmekraftmaschine mit mehreren Flüssigkeiten (Einheiten) arbeiten. Jede Einheit besteht aus mehreren Dampfrädern (niedrige Drücke), einem Verdampfer und einem Kondensator.These drawings show a steam wheel that works similarly to a water wheel. It dips into a liquid up to the upper edge of part 2 and gives the steam a constructive opportunity to give up its buoyancy work as rotation work. You can let several steam wheels work in a row, whereby the same steam is expanded further and further. Since these steam wheels have the best efficiency at low pressures, an optimal heat engine should work with several liquids (units). Each unit consists of several steam wheels (low pressures), an evaporator and a condenser.

Teil 5 und 8 sind fest. Alle anderen Teile bewegen sich bei allen Vorderansichten (auch Schnitte) immer im Uhrzeigersinn und sind mehr oder weniger miteinander verbunden. Teil 2, 6 und 7 sind fest verschweißt. Teil 4 ist verkeilt und Teil 1 (1′) und 3 können vorgeschriebene geringe Bewegungsabläufe pro Umdrehung ausführen. Teil 3 kann nur radiale Bewegungen ausführen, die sehr genau durch die Kurvenscheibe Teil 8 festgelegt sind. Teil 1 (1′) ist flexibel und mit Teil 3 mehr oder weniger fest verbunden (siehe Einzelheit X 1, X 2 und X 3). Teil 1 und 1′ sind baugleich. Parts 5 and 8 are fixed. All other parts always move clockwise in all front views (including cuts) and are more or less connected. Parts 2, 6 and 7 are welded together. Part 4 is wedged and parts 1 (1 ') and 3 can perform prescribed small movements per revolution. Part 3 can only perform radial movements that are very precisely defined by the cam part 8 . Part 1 (1 ′) is flexible and more or less firmly connected to Part 3 (see detail X 1 , X 2 and X 3 ). Parts 1 and 1 ' are identical.

Die Kurvenscheibe Teil 8 ist der Teil des Dampfrades, der festlegt, in welchem Druckbereich das jeweilige Dampfrad seine Arbeit am besten verrichten kann. Teil 3 besitzt Führungsstifte, die durch Teil 7 hindurch in die Kurvenscheibe (8) ragen. Da die Position von Teil 3 bestimmt, wie groß die jeweilige Dampfkammer (Z) wird, kann man durch die Kurvenscheibe den Dampfdruck in jeder Dampfkammer während eines Umlaufes beliebig verändern.The cam part 8 is the part of the steam wheel that determines the pressure range in which the respective steam wheel can best perform its work. Part 3 has guide pins which protrude through part 7 into the cam ( 8 ). Since the position of part 3 determines how large the respective steam chamber ( Z ) will be, the cam pressure can be used to change the steam pressure in each steam chamber during one cycle.

Dabei soll der Dampf aber immer mit demselben Druck in das Dampfrad eintreten und macht deshalb bei jeder halben Umdrehung exakt dieselben Zustandsänderung durch.The steam should always be at the same pressure in the Steam wheel enter and therefore do every half Rotation exactly the same state change.

Da Teil 1 (1′) flexibel ist, kommt es hier zu einem Druckausgleich zwischen dem äußeren jeweiligen (Abhängig von der Höhe) Flüssigkeitsdruck und dem inneren Dampfdruck. Nun soll Teil 1 keine wesentlichen Kräfte übertragen. Der jeweilige Flüssigkeits- und der jeweilige Dampfdruck sollen ungefähr gleich sein. Dadurch kann die Kurvenscheibe nur eine bestimmte Form haben und auch nur innerhalb eines bestimmten Druckbereiches ihre Arbeit optimal verrichten.Since part 1 (1 ′) is flexible, there is a pressure balance between the outer respective (depending on the height) liquid pressure and the inner vapor pressure. Now part 1 should not transfer any significant forces. The respective liquid and vapor pressure should be approximately the same. As a result, the cam disc can only have a certain shape and can only optimally perform its work within a certain pressure range.

Wenn der Dampfdruck am Dampfradeintritt des ersten Dampfrades einer Einheit durch technische Hilfsmittel konstant gehalten wird und die Flüssigkeitshöhe durch andere Hilfsmittel auf einem bestimmten Stand gehalten wird, hat das Dampfrad ideale Bedingungen.When the steam pressure at the steam wheel inlet of the first Steam wheels of a unit using technical aids is kept constant and the liquid level through other aids kept at a certain level the steam wheel has ideal conditions.

Die äußere Form des Dampfrades bleibt relativ zur Flüssigkeit immer konstant, obwohl es rotiert. An dieser Flüssigkeit werden also praktisch keine bleibenden Veränderungen hervorgerufen (Wärme, größere Flüssigkeitsbewegungen). Die geringen Strömungsverluste haben für diese Energiebilanz keine Bedeutung. Alles spielt sich also innerhalb des Dampfrades ab. The outer shape of the steam wheel remains relative to the liquid always constant even though it rotates. At this So liquid practically does not become permanent Changes caused (heat, greater fluid movements). The low flow losses have for this energy balance doesn't matter. Everything happens thus within the steam wheel.

Die Dampfströmung zum Dampfrad gibt immer soviel Dampf ab, wie oben aus dem Dampfrad strömt und wie am Wärmetauscher entsteht (nicht ganz genau). Es braucht beim Eintritt und Austritt des Dampfes in das Dampfrad also keine Volumenänderungsarbeit geleistet werden (vom Dampfrad). Während der Eintrittsphase ist der Flüssigkeits- und der Dampfdruck auf Teil 1 ungefähr immer gleich. Dies trifft umgekehrt auch beim Dampfaustritt zu. Beim Entspannen des Dampfes ist auch der Flüssigkeitsdruck ungefähr gleich dem Dampfdruck, obwohl die Drücke sich laufend ändern. Zusätzliche Arbeit zwischen Dampf und Flüssigkeit wird auch hier nicht verrichtet (theoretisch).The steam flow to the steam wheel always emits as much steam as flows out of the steam wheel at the top and as is produced on the heat exchanger (not exactly). No volume change work needs to be done when the steam enters and exits the steam wheel (from the steam wheel). During the entry phase, the liquid and vapor pressures on Part 1 are approximately the same. Conversely, this also applies to the steam outlet. When the steam is released, the liquid pressure is also approximately equal to the steam pressure, although the pressures change continuously. Additional work between steam and liquid is not done here either (theoretically).

Die Expansionsarbeit innerhalb des Dampfrades ist ungefähr gleich der maximalen Auftriebsarbeit, welche als Leistung (Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit) abgegeben wird. Mit Computer und exakten Stoffwerten kann man die Zustandsänderung des Dampfes genauer berechnen als ich und danach die Kurvenscheibe auslegen.The expansion work within the steam wheel is approximate equal to the maximum buoyancy work, which is called performance (Torque times angular velocity) is given. With computers and exact material values you can Calculate the change in the state of the steam more accurately than me and then lay out the cam.

Sollte sich an den wesentlichen Dingen (Flüssigkeitshöhe, Dampfdruck am Eintritt) etwas ändern, werden jedoch zusätzliche Kräfte an das Dampfrad und die Flüssigkeit übertragen und demzufolge sinkt der Wirkungsgrad, weil die übertragenen Kräfte an die Flüssigkeit über Teil 1 den Strömungswiderstand erhöhen. Die technischen Hilfseinrichtungen zum Regeln machen aber so einen Fall unwahrscheinlich. Beim Anfahren der Anlage und bei Störungen muß so ein Vorgang aber auch erklärbar sein. Should something change in the essential things (liquid level, vapor pressure at the inlet), however, additional forces are transferred to the steam wheel and the liquid and consequently the efficiency drops because the forces transferred to the liquid via part 1 increase the flow resistance. The technical auxiliary devices for regulation make such a case unlikely. When starting up the system and in the event of malfunctions, it must also be possible to explain such a process.

Wenn der Dampfdruck in der Dampfkammer (Z) unnormal hoch wird, herrscht bei Teil 1 kein "normales" Kräftegleichgewicht mehr. Teil 1 kann nun diesen Überdruck durch einen größeren Strömungswiderstand kompensieren. Die Drucksteigerung in Richtung Teil 1 durch den größeren Strömungswiderstand ist der Grund dafür. Teil 1 ist ja flexibel.If the steam pressure in the steam chamber ( Z ) becomes abnormally high, part 1 no longer has a "normal" balance of forces. Part 1 can now compensate for this overpressure by increasing the flow resistance. The reason for this is the pressure increase towards part 1 due to the greater flow resistance. Part 1 is flexible.

Bei Punkt Y (siehe Dampfradzeichnung) ist dies aber nicht möglich. Wenn hier der Druck gegenüber der Flüssigkeit ansteigt, wird nur die Druckdifferenz über Teil 3 und den Führungsstift als Arbeit abgegeben, um die Rotationsgeschwindigkeit des Dampfrades zu verzögern oder zu beschleunigen. Teil 3 überträgt hier eine radial gerichtete Kraft (F ₁) über den Führungsstift (c). Diese Kraft wird zerlegt in F ₂ und F ₃. Die Normalkraft (F ₂) drückt senkrecht gegen die Kurvenbegrenzung (a). Die eigentliche Kurve ist eine Einfräsung mit einem "Fingerfräser". Der Führungsstift bewegt sich aber senkrecht zu dieser Normalkraft, während die Kurvenscheibe feststeht. Hier kann also keine Arbeit geleistet werden. With point Y (see steam wheel drawing) this is not possible. If the pressure against the liquid rises here, only the pressure difference across part 3 and the guide pin is given off as work in order to decelerate or accelerate the rotational speed of the steam wheel. Part 3 transmits a radially directed force ( F ₁ ) via the guide pin ( c ). This force is broken down into F ₂ and F ₃ . The normal force ( F ₂ ) presses vertically against the curve boundary ( a ). The actual curve is a milling with a "end mill". However, the guide pin moves perpendicular to this normal force while the cam is fixed. So no work can be done here.

Die Tangentialkraft (F ₃) drück auch senkrecht auf das radiale Langloch (b) von Teil 7. Diese Tangentialkkaft erzeugt ein Drehmoment, daß zur Beschleunigung oder Verzögerung der Bewegung von Teil 7, 6, 2 und 4 dient. In diesem Beispiel wird die Tangentialkraft (F ₃) gleich der radial gerichteten Kraft (F ₁) sein. Auch der Weg den beide Kräfte innerhalb einer Zeit zurücklegen ist gleich in diesem Beispiel. Die durch die unnormale Druckerhöhung in der Dampfkammer (Z) erzeugte Kraft (F ₁) verrichtete ihre Arbeit also, um das Dampfrad zu verzögern oder zu beschleunigen. Die geringe zusätzliche Reibung wurde hier nicht berücksichtigt. Diese Feststellungen treffen auf jeden Bereich der Kurvenscheibe zu. Die zusätzlichen Strömungsverluste sind nicht groß. Das Dampfbad arbeitet aber nicht mehr unter optimalen Bedingungen, denn jedes Dampfrad wird nur für einen bestimmten Druckbereich optimal arbeiten und konstruiert werden können.The tangential force ( F ₃ ) also presses vertically on the radial slot ( b ) of part 7 . This Tangentialkkaft generates a torque that serves to accelerate or decelerate the movement of parts 7, 6, 2 and 4 . In this example, the tangential force ( F ₃ ) will be equal to the radially directed force ( F ₁ ). The path that both forces cover within one time is also the same in this example. The force ( F ₁ ) generated by the abnormal pressure increase in the steam chamber ( Z ) did its work to decelerate or accelerate the steam wheel. The slight additional friction was not taken into account here. These statements apply to every area of the cam. The additional flow losses are not great. The steam bath no longer works under optimal conditions, because each steam wheel will only work and be able to be optimally designed for a certain pressure range.

Wenn der Dampfdruck in der Dampfkammer (Z) unnormal niedrig wird, sieht die Sache etwas anders aus. An Teil 1 herrscht kein Kräftegleichgewicht mehr. Teil 1 wird nach innen gezogen. Das Ablösegebiet, daß sich bildet, hat dieselbe Bewegungsrichtung wie das Dampfbad an dieser Stelle. Die nun entstehende Fliehkraft drückt das Ablösegebiet nach außen und erniedrigt somit den Flüssigkeitsdruck. Dies hat aber nur bei kleinen Dampfrädern mit einer großen Drehzahl Bedeutung. Sonst sorgt das Ablösegebiet für eine Volumenabnahme der Dampfkammer (Z). Dadurch steigt der Dampfdruck. Wenn an Teil 1 Druckgleichheit herrscht, hört dieser Vorgang auf. Hier wird wohl weniger Arbeit zur Beschleunigung oder Verzögerung des Dampfrades verbraucht. Das Ablösegebiet befindet sich innerhalb der Kurve, die der Punkt Y auf der Zeichnungsebene beschreibt. Wenn der Dampf austritt, muß das Dampfbad Arbeit verrichten und das Ablösegebiet herausdrücken (siehe Dampfradzeichnung). Aber auch dieser Wirkungsgradverlust dürfte gering sein. If the steam pressure in the steam chamber ( Z ) becomes abnormally low, things look a little different. There is no longer a balance of power in Part 1 . Part 1 is pulled inside. The detachment area that forms has the same direction of movement as the steam bath at this point. The resulting centrifugal force pushes the detachment area outwards and thus lowers the fluid pressure. However, this is only important for small steam wheels with a high speed. Otherwise, the detachment area causes the volume of the steam chamber ( Z ) to decrease. This increases the vapor pressure. If there is pressure equality at part 1 , this process stops. Here less work is needed to accelerate or decelerate the steam wheel. The detachment area is located within the curve that point Y describes on the drawing plane. When the steam comes out, the steam bath has to do work and push out the detachment area (see steam wheel drawing). But this loss of efficiency is also likely to be low.

Auch unter normalen Bedingungen haben diese Dinge ihre Bedeutung. Das sehr gute strömungstechnische Verhalten des Dampfrades hat seine Ursache teilweise in den beschriebenen Vorgängen. Weiteres dazu im nächsten Kapitel. Die Reibungsarbeit bei der Bewegung von Teil 3 wird über Führungsstifte und Kurvenscheibe vom Dampfrad geleistet.These things have their meaning even under normal conditions. The very good fluidic behavior of the steam wheel is partly due to the processes described. More on this in the next chapter. The friction work during the movement of part 3 is carried out by the steam wheel via guide pins and cam disc.

Die Kurvenscheibe setze ich unter Druck. Am Dampfradeintritt (außerhalb) zwacke ich einen Teil des Dampfes ab für den Bereich des Dampfrades, wo sich die Führungsstifte bewegen. Eine zweite Dampfleitung führt aus diesem Bereich heraus und endet unterhalb des Dampfrades offen in die Flüssigkeit. Ich habe somit den Kurvenbereich des Dampfrades mit Dampf ausgefüllt, also hier praktisch bedeutungslose Strömungsverhältnisse, sowie sehr geringe Dampfverluste. Der Dampf aus dem unteren Rohr kann nicht austreten. Sein Dampfdruck ist niedriger als der Flüssigkeitsdruck an dieser Stelle.I put the cam under pressure. At the steam wheel entrance (outside) I pinch some of the steam off for the area of the steam wheel where the guide pins are move. A second steam line leads from this Area out and ends below the steam wheel open into the liquid. So I have the corner area of the steam wheel filled with steam, so here practically meaningless flow conditions, as well very low steam losses. The steam from the bottom Pipe cannot escape. Its vapor pressure is lower than the fluid pressure at that point.

Zwischen Dampfeintritt und Dampfaustritt besteht eine Temperaturdifferenz. Das Dampfrad kann aber nur eine bestimmte Temperatur haben. Demzufolge müsen auch alle Dampfkammern eine Wärmeisolation gegenüber dem Dampf aufweisen. Dieser Dampf ist nämlich Sattdampf und Sattdampf ist ein guter Wärmetransporter. Bei kleinen Dampfrädern ist aber die Verweilzeit des Dampfes im Dampfrad sehr gering und bei großen ist das Verhältnis Dampfkammerfläche zu Dampfkammervolumen sehr gering. Die Wärmeisolationsschicht sorgt mit ihrem Temperaturgefälle jedoch leider für geringe Wirkungsgradverluste (keine Wärmeverluste). Diese Wirkungsgradverluste dürften nach meinen Berechnungen weniger als 1% betragen. Dies kann jeder Fachmann leicht selber kontrollieren. There is a between steam inlet and steam outlet Temperature difference. The steam wheel can only do one certain temperature. As a result, everyone must Steam chambers provide thermal insulation from the steam exhibit. This steam is saturated steam and Saturated steam is a good heat transporter. With small ones Steam wheels is the dwell time of the steam in the Steam wheel is very small and the ratio is large Steam chamber area to steam chamber volume very small. The thermal insulation layer ensures with its temperature gradient but unfortunately for low efficiency losses (no heat loss). This loss of efficiency according to my calculations should be less than 1%. Every specialist can easily check this himself.

Da die Wärme trotzdem irgendwie zum nächsten Dampfrad transportiert wird (also keine Wärmeverluste) ist der Gesamtwirkungsgradverlust einer Einheit (mehrere Dampfräder, Kondensator und Verdampfer) durch diesen Vorgang auch nicht größer. Das trifft praktisch auf fast alle Wirkungsgradverluste zu. Fast alle Wirkungsgradverluste sind letztendlich Wärme also wieder Dampf. Da dies aber eine Wärmekraftmaschine ist, ist es dem nächsten Dampfrad immer egal, ob die Wärme im Dampf noch nicht in Arbeit umgewandelt wurde oder letztendlich wieder durch Wirkungsgradverluste entstanden ist. Die gesamte Anlage läßt sich immer sehr kompakt herstellen und deshalb leicht mit einer äußeren Wärmeisolation versehen. Nur hier entstehen wirklich Wärmeverluste und sind deshalb sehr gering.Because the heat is somehow to the next steam wheel is transported (i.e. no heat loss) Total loss of efficiency of one unit (several steam wheels, Condenser and evaporator) through this process not bigger either. This applies to almost everyone Efficiency losses too. Almost all efficiency losses ultimately heat is steam again. As this but is one heat engine, it is the next Steam wheel always does not matter whether the heat in the steam is not yet was converted into work or ultimately again was caused by losses in efficiency. The whole System can always be made very compact and therefore easily provided with external heat insulation. It is only here that heat losses really occur and are therefore very low.

Bei meiner ersten Patentanmeldung in der BRD (Aktenzeichen P 36 16 313.9 und Anmeldenr. 29 82 145) vom 13.5.1986 wurde Verfahrenskostenhilfe abgelehnt mit der Entgegenhaltung einer Patentanmeldung (DE-AS 22 55 097). Ich möchte nun mein Beispiel einer Wärmekraftmaschine (siehe Dampfradzeichnung) mit dieser Entgegenhaltung vergleichen. Meine Wärmekraftmaschine besteht hier praktisch nur aus einem Dampfrad. Innerhalb eines Druckbereiches, der vorgegeben ist durch die Siedetemperatur (Siededruck) und die Kondensationstemperatur (Kondensationsdruck) kann eine Dampfblase eine maximale mögliche Arbeit leisten, wenn sie während der gesamten Wegstrecke "H" Auftriebsarbeit leisten kann. At my first patent application in the FRG (file number P 36 16 313.9 and application number 29 82 145) dated May 13, 1986, legal aid was refused by submitting a patent application (DE-AS 22 55 097). I would now like to compare my example of a heat engine (see steam wheel drawing) with this document. My heat engine here consists practically only of a steam wheel. Within a pressure range, which is predetermined by the boiling temperature (boiling pressure) and the condensation temperature (condensation pressure), a vapor bubble can do a maximum possible work if it can do buoyancy work during the entire distance "H" .

Bei der Entgegenhaltung sind aber immer ca. 20-30% des Weges Verlust, zurückgelegt worden, ohne daß Arbeit verrichtet wurde. Stark vereinfachte Skizze meines DampfradesIn the case of the citation, however, about 20-30% of the way loss was always made without any work being done. Very simplified sketch of my steam wheel

Bei meiner Wärmekraftmaschine wird der Dampf mit konstantem Druck (Siededruck vom Wärmetauscher) in das Dampfbad reingeleitet und mit konstantem Druck (Kondensationsdruck vom Wärmetauscher) wieder abgegeben. Wie man aus der Skizze leicht sieht, legt der Dampf die gesamte Wegstrecke "H" zurück, wobei er Auftriebsarbeit verrichtet und seinen Zustand ändert.In my heat engine, the steam is fed into the steam bath at constant pressure (boiling pressure from the heat exchanger) and released again at constant pressure (condensation pressure from the heat exchanger). As you can easily see from the sketch, the steam covers the entire distance "H" , doing buoyancy work and changing its state.

Wenn sich in einer Dampfkammer "Z" (siehe Dampfradzeichnung) Dampf befindet, erzeugt dieser eine Auftriebskraft. Es ist dabei egal, in welchem Flüssigkeitsbereich (Höhe) sich der Dampf innerhalb des Dampfrades befindet. Er erzeugt überall den gleichen Auftrieb. Wie lange der Dampf braucht, um seine Auftriebsarbeit abzugeben, ist auch egal. Solange sich also der Dampf innerhalb der Flüssigkeitshöhe "H" bewegt, übt er eine Auftriebskraft aus und legt dabei die Höhe "H" zurück.If there is steam in a steam chamber "Z" (see steam wheel drawing), this generates a lifting force. It does not matter in which liquid area (height) the steam is within the steam wheel. It creates the same buoyancy everywhere. It does not matter how long the steam takes to do its buoyancy work. So as long as the vapor moves within the liquid level "H" , it exerts a buoyant force and thereby covers the level "H" .

Die äußere Form des Dampfrades ist immer konstant. Deshalb spielt sich alles innerhalb des Dampfrades ab. Hier wird ein konstantes Drehmoment durch den Auftrieb erzeugt. Mit Hilfe der Winkelgeschwindigkeit läßt sich die Leistung nun bestimmen und während des Betriebes ändern. Es wird also praktisch fast die gesamte Auftriebsarbeit abgegeben. The outer shape of the steam wheel is always constant. That is why everything takes place within the steam wheel. Here is a constant torque through the buoyancy generated. With the help of the angular velocity the performance is now determined and during operation to change. So it will be practically all of the buoyancy work submitted.

Da sich die gesamte Energieumwandlung nur innerhalb des Dampfrades abspielt und an der Flüssigkeit theoretisch keine bleibenden Veränderungen entstehen, muß die vom Dampf geleistete Expansionsarbeit identisch sein mit der gesamten Auftriebsarbeit (ohne Wirkungsgradverluste). Die Expansionsarbeit wird nur im Naßdampfgebiet geleistet und kann auch deshalb diese sehr guten theoretischen Wirkungsgrade erreichen.Because the entire energy conversion is only within of the steam wheel and theoretically on the liquid there are no permanent changes, The expansion work done by the steam must be identical be with the total buoyancy work (without loss of efficiency). The expansion work is only in the wet steam area accomplished and can therefore this achieve very good theoretical efficiencies.

Würde mein skizziertes Dampfrad ganz in Flüssigkeit eintauchen, wäre es oben ebenso platt wie unten. Der Flüssigkeitsdruck wäre dann immer gleich dem Dampfdruck in der Dampfkammer "Z", wenn der Dampf rausgeleitet wird. Beim Raus- und Reinleiten von Dampf in eine Dampfkammer wird hier übrigens schon Auftriebsarbeit abgegeben.If my sketched steam wheel were completely immersed in liquid, it would be as flat at the top as it was at the bottom. The liquid pressure would then always be equal to the steam pressure in the steam chamber "Z" when the steam is led out. By the way, when steam is led out and in into a steam chamber, buoyancy work is already being done.

In einem kleinen wärmeisolierten Bereich, der mit der übrigen Flüssigkeit in Verbindung steht, wird durch einen Wärmetauscher (Verdampfer) Wärme übertragen. Da der eigentliche Wärmetauscher etwas mit Flüssigkeit bedeckt sein muß, ist die Siedetemperatur der hier entstehenden Dampfblasen etwas höher (einige Kelvin) als an der Oberfläche (alles im wärmeisolierten Bereich). Diese verlorengegangene Temperaturdifferenz ist bei mir gleichbedeutend mit einer verlorengegangenen Höhendifferenz, denn der Siededruck im wärmeisolierten Bereich an der Oberfläche ist identisch mit dem Flüssigkeitsdruck auf Teil 1 also Dampfdruck beim Einleiten des Dampfes in das Dampfrad. Diese Temperaturdifferenz ist nicht zu verwechseln mit der Temperaturdifferenz im Wärmetauscher selbst durch die Wärmeübertragung. Der Dampf verläßt das Dampfrad mit Kondensationsdruck also auch Kondensationstemperatur. Die verlorengegangene Höhendifferenz in meiner Wärmekraftmaschine ist also viel geringer als bei der Entgegenhaltung. Wenn ich bei meiner Wärmekraftmaschine eine Einheit mit mehreren Dampfrädern betreibe, wird diese Höhendifferenz sogar unbedeutend, denn sie entsteht nur beim Wärmeübergang bei der Entstehung des Dampfes und nicht, wenn Dampf von einem Dampfrad auf das andere übertragen wird oder wenn der Dampf kondensiert.In a small heat-insulated area that is in contact with the rest of the liquid, heat is transferred through a heat exchanger (evaporator). Since the actual heat exchanger must be covered with liquid, the boiling temperature of the vapor bubbles created here is somewhat higher (a few Kelvin) than on the surface (everything in the heat-insulated area). For me, this lost temperature difference is synonymous with a lost height difference, because the boiling pressure in the heat-insulated area on the surface is identical to the liquid pressure on part 1 , i.e. vapor pressure when the steam is introduced into the steam wheel. This temperature difference should not be confused with the temperature difference in the heat exchanger itself due to the heat transfer. The steam leaves the steam wheel with condensation pressure, ie also condensation temperature. The lost height difference in my heat engine is much less than with the citation. If I operate a unit with several steam wheels on my heat engine, this height difference becomes insignificant, because it only arises when heat is transferred when steam is generated and not when steam is transferred from one steam wheel to the other or when the steam condenses.

Um bei der Entgegenhaltung des Dampfrades (heißt dort Laufrad) den Strömungswiderstand gering zu halten, muß es eine sehr geringe Drehzahl haben (besser Umfangsgeschwindigkeit). Dann ist das Verhältnis Anlagenkosten zur Leistung aber sehr ungünstig. Auch hier ist mein Dampfrad wesentlich günstiger zu betreiben.In order to present the steam wheel (called there Impeller) to keep the flow resistance low, it must have a very low speed (better peripheral speed). Then the ratio is plant costs but very unfavorable for performance. Here too to operate my steam bike much cheaper.

Der Dampf kann innerhalb einer Druckdifferenz nur seine maximale Arbeit leisten, wenn er sein spezifisches Volumen ändern kann und bei jedem Druck innerhalb der Druckdifferenz die entsprechende Siedetemperatur herrscht. Hat die umgebende Flüssigkeit nicht Siedetemperatur bricht die Dampfblase zusammen. Sie muß Kondensations wärme opfern, um die umgebende Flüssigkeit auf Siedetemperatur zu erwärmen, denn es herrscht ja schließlich Phasengleichgewicht. Bei meiner Wärmekraftmaschine spielt dies keine Rolle, denn der Dampf kommt nur bei seiner Entstehung mit der Flüssigkeit im wärmeisolierten Bereich in Berührung. Bei seiner Zustandsänderung ist er immer im Naßdampfgebiet und hat von selbst bei jedem Druck die entsprechende Siedetemperatur. Außerdem ist jede Dampfkammer wärmeisoliert. Bei der Entgegenhaltung ist dies ganz anders. Wenn die Dampfblasen auf das Dampfrad übertragen werden beim Anfahren der Anlage, werden sie zusammenbrechen. Wenn die Flüssigkeit dort Siedetemperatur erreicht hat, die Dampfblasen also nicht mehr zusammenbrechen, wird die Flüssigkeit anfangen zu kochen. Viele Dampfblasen werden seitlich am Laufrad vorbei, durch Entspannungsverdampfung stark sich vergrößernd, die Wärme nach oben tragen. Beim Anfahren und beim Betrieb der Entgegenhaltung werden sich hier also starke Verluste ergeben. The steam can only within a pressure differential do his maximum work when he's his specific Volume can change and at any pressure within the Pressure difference the corresponding boiling temperature prevails. The surrounding liquid is not at boiling temperature the vapor bubble breaks down. You must condensation sacrifice heat to the surrounding liquid at boiling temperature to warm up, because after all, there is Phase balance. With my heat engine this doesn't matter because the steam only comes in its formation with the liquid in the heat insulated Area in contact. When it changes state he is always in the wet steam area and has by himself the corresponding boiling temperature at each pressure. Each steam chamber is also thermally insulated. In the Citation is quite different. When the steam bubbles be transferred to the steam wheel when starting off of the facility, they will collapse. If the liquid there has reached boiling temperature, the vapor bubbles So no longer break down, the liquid will start cooking. Many steam bubbles are on the side past the impeller, strong due to flash evaporation enlarging, carrying the warmth upwards. When starting and in the operation of the document there are significant losses here.

Die Reibung durch die Bewegung von Teil 3 ist in meiner Dampfradzeichnung schon sehr gering (Gleitflächen, Reibungsfaktor = 0,1). Sie kann aber von einem Fachmann bei einem optimal konstruierten Dampfrad wohl noch geringer gehalten werden. Große Kräfte werden von Teil 3 nicht übertragen, nur eben die Druckdifferenzen innerhalb der Dampfkammern. Sie erzeugen ein konstantes Drehmoment. Gleitlager innerhalb von Teil 2 angeordnet, könnten Teil 3 beidseitig führen. Die Dichtungselemente könnten nicht alle berührungslos sein. Bei den geringen Druckunterschieden zwischen den einzelnen Dampfkammern und der Flüssigkeit wäre eine fast dichtungslose Konstruktion auch denkbar. Die Verweilzeit des Dampfes in einer Dampfkammer ist sehr gering und die dann entstehenden Dampfverluste wären wohl auch nicht höher als die Reibungsverluste durch Dichtungselemente. Aber auch Dichtungselemente hätten keinen großen Einfluß auf die Reibung. Denn die Dichtungsreibung wird bestimmmt durch den Druckunterschied, gegen den abgedichtet werden soll. Teil 3 und 1 dichtet man wohl besser durch eine Folie innerhalb der Dampfkammer ab. Die Folie befestigt man an beiden Teilen mit etwas Spiel. Der Dampf drückt die Folie schon gegen die abzudichtende Stelle. Zum Abdichten von Teil 1 gegenüber der Flüssigkeit läßt sich eventuell der Strömungswiderstand benutzen. Teil 1 wird seitlich mit Dichtungslippen versehen, die sich durch den Strömungwiderstand in die abzudichtende Stelle drücken. Dadurch würde sich der Strömungswiderstand praktisch nicht verändern.The friction due to the movement of part 3 is very low in my steam wheel drawing (sliding surfaces, friction factor = 0.1). However, it can be kept even lower by a specialist with an optimally designed steam wheel. Part 3 does not transmit large forces, just the pressure differences within the steam chambers. They generate a constant torque. Plain bearings located within part 2 could lead to part 3 on both sides. The sealing elements could not all be non-contact. Given the small pressure differences between the individual steam chambers and the liquid, an almost sealless construction would also be conceivable. The dwell time of the steam in a steam chamber is very short and the steam losses that would then arise would probably not be higher than the friction losses due to sealing elements. But also sealing elements would not have much influence on the friction. Because the seal friction is determined by the pressure difference against which it is to be sealed. Parts 3 and 1 are better sealed with a film inside the steam chamber. The film is attached to both parts with some play. The steam already presses the film against the point to be sealed. Flow resistance may be used to seal part 1 from the liquid. Part 1 is provided with sealing lips on the side, which are pressed into the area to be sealed by the flow resistance. This would practically not change the flow resistance.

Ich habe Berechnungen gemacht, die jeder Fachmann leicht selbst machen kann. Sie gehören also nicht in eine Patentanmeldung. Aber die Ergebnisse gehören bei einer Wärmekraftmaschine hinein. Ich habe in meiner Dampfradzeichnung Teil 5, 6, 7 und 8 mit einem großen Außendurchmesser von 10 Metern angenommen. Die weiteren Maße ergeben sich also maßstäblich. Die "relative" Strömungsgeschwindigkeit (Teil 1 - Flüssigkeit) ist maximal ca. 3,5 m/s. Winkelgeschwindigkeit 1/s. Der Reibungsfaktor ist 0,1 (Gleitfläche). Nur die Führungsstifte haben Gleitlager. Oberflächenrauhigkeit (Teil 1 - Flüssigkeit) ist ca. 10 mm. Dies wird notfalls durch Führungsschienen erreicht. Ich habe dann
1. eine Leistung (Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit) von ca. 400 000 Watt.
2. ca. 5% Strömungsverluste (Teil 1, 6 und 7-Flüssigkeit)
3. ca. 3% Reibungsverluste (Teil 3 - Teil 2)
4. ca. 1% Wirkungsgradverluste durch Wärmeübertragung in der Dampfkammer.
5. die Reibungsverluste durch Dichtungselemente und Führungsstifte, sowie die Leckverluste auf maximal ca. 5% geschätzt.
6. schlimmstenfalls noch weitere Reibungsverluste. Die Reibung durch Führungsschienen, die außen am Dampfrad anliegen (mit Spiel), sorgt hier maximal für einen Wirkungsgradverlust von ca. 6%. Mehr dazu im nächsten Kapitel. Je stärker die Wirkungsgradverluste durch Führungsschienen, desto geringer werden die Reibungsverluste zwischen Teil 3 und Teil 2.I have made calculations that any professional can easily do himself. So they do not belong in a patent application. But the results are part of a heat engine. I have adopted parts 5, 6, 7 and 8 with a large outer diameter of 10 meters in my steam wheel drawing. The other dimensions are therefore to scale. The "relative" flow velocity (part 1 - liquid) is a maximum of approx. 3.5 m / s. Angular velocity 1 / s. The friction factor is 0.1 (sliding surface). Only the guide pins have plain bearings. Surface roughness (part 1 - liquid) is approx. 10 mm. If necessary, this is achieved with guide rails. Then I have
1. an output (torque times angular velocity) of approximately 400,000 watts.
2. approx. 5% flow loss (parts 1, 6 and 7 liquid)
3. approx. 3% friction losses (part 3 - part 2 )
4. approx. 1% efficiency loss due to heat transfer in the steam chamber.
5. The friction losses due to sealing elements and guide pins, as well as the leakage losses are estimated at a maximum of about 5%.
6. In the worst case, further friction losses. The friction caused by guide rails that lie against the outside of the steam wheel (with play) ensures a maximum loss of efficiency of approx. 6%. More on this in the next chapter. The greater the efficiency losses due to guide rails, the lower the friction losses between part 3 and part 2 .

Also ein berechneter, praktisch erreichbarer Wirkungsgrad von ca. 80 - 86%. Dies hängt von der Reibung durch Führungsschienen ab. Aber dann stimmt die Angabe über die Oberflächenrauhigkeit auch bestimmt.So a calculated, practically achievable efficiency from approx. 80 - 86%. This depends on the friction Guide rails. But then the statement is correct the surface roughness also determines.

Bei kleinen Dampfrädern sind die Gesamtwirkungsgradverluste auch nicht schlechter. Es ändern sich nur einige Parameter (z. B. die Oberflächenrauhigkeit, Strömungsgeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit). Meine groben und stark aufgerundeten Berechnungen ergeben eher zu schlechte Wirkungsgrade. Außerdem könnte jeder Fachmann hier noch viel optimieren, so daß praktische Wirkungsgrade von ca. 90% nicht unrealistisch wären. With small steam wheels, the overall efficiency losses are not worse either. It just changes some parameters (e.g. surface roughness, flow velocity and angular velocity). My rough and highly rounded calculations result rather poor efficiency. Besides, everyone could Specialist optimize a lot here, so that practical Efficiencies of around 90% would not be unrealistic.

Considerations on the function of part 1

Die im letzten Kapitel gemachten Behauptungen zur Funktion von Teil 1 sind alle wahr, aber auch sehr oberflächlich, Ich nehme Einzelheit "X 3" aus der Dampfradzeichnung als Grundlage meiner Betrachtungen. Die eine Seite von Teil 1 ist fest mit Teil 3 verbunden (Δ), die andere lose Δ . Teil 1 befindet sich in dem Bereich, wo der Dampf Arbeit verrichtet, also entspannt wird (siehe Dampfradzeichnung). Es wirken auf Teil 1 grundsätzlich drei verschiedene Kräfte. Die relativ konstante Dampfdruck (bezogen auf Teil 1) innerhalb der Dampfkammer. Die fast konstante (bezogen auf Teil 1), aber bei großen Dampfrädern leider sehr geringe Fliehkraft. Sowie der Schweredruck des Wassers. Dieser nimmt konstant zu. The statements made in the last chapter about the function of part 1 are all true, but also very superficial. I take detail " X 3 " from the steam wheel drawing as the basis of my considerations. One side of part 1 is firmly connected to part 3 ( Δ ), the other loose Δ . Part 1 is in the area where the steam does work, i.e. it is relaxed (see steam wheel drawing). Basically, three different forces act on part 1 . The relatively constant vapor pressure (based on part 1 ) within the steam chamber. The almost constant (based on part 1 ), but unfortunately very low centrifugal force with large steam wheels. As well as the gravitational pressure of the water. This is constantly increasing.

Dampfdruck Fliehkraft Schweredruck Biegelinie (unbelastet) Wenn sich alle drei Kräfte überlagern, gibt es folgende Möglichkeiten. 1.Dampfdruck und Fliehkraft haben im oberen festen Bereich von Teil 1 den gleichen Wert, wie der äußere SchweredruckVapor pressure centrifugal force Heavy pressure bending line (unloaded) If all three forces overlap, there are the following options. 1. Vapor pressure and centrifugal force have the same value in the upper fixed area of part 1 as the external gravitational pressure

2.Dampfdruck und Fliehkraft sind irgendwo im mittleren Bereich gleich dem äußeren Schweredruck 2. Vapor pressure and centrifugal force are somewhere in the middle area equal to the external gravitational pressure

3.Dampfdruck und Fliehkraft sind im unteren losen Bereich von Teil 1 gleich dem äußeren Schweredruck 3. Vapor pressure and centrifugal force are equal to the external gravitational pressure in the lower loose area of part 1

Bei den gezeichneten Biegelinien ergeben sich während des Betriebes noch weitere Kräfte (z. B. durch die relative Bewegung der Flüssigkeit zu Teil 1). Das Ablösegebiet (ist im 1. Fall besonders stark) erzeugt eine bei großen Dampfrädern sehr geringe Fliehkraft nach außen und eine Druckerhöhung in der Dampfkammer. Der Strömungswiderstand (ist im 3. Fall besonders stark) erzeugt fast radial gerichtete Kräfte. Hier muß das Dampfrad natürlich zusätzliche Arbeit leisten. Die hier entstehenden Kräfte haben also alle kompensierende Eigenschaften. Da Teil 1 dem Kurvenverlauf von Punkt "Y" in der Zeichnungsebene folgen soll, ist der 3. Fall wohl die beste Möglichkeit, wenn der Strömungswiderstand auf Teil 1 eine stark glättende Wirkung ausüben sollte. Die Fliehkraft vom Ablösegebiet (1. Fall) hat - bei kleinen Dampfrädern und einer hohen Drehzahl Bedeutung, läßt sich aber konstruktiv (Fliehkraft von Teil 1) dann gut ausnutzen. Die Druckerhöhung in der Dampfkammer bei der Bildung eines Ablösegebietes beendet diesen Vorgang von selbst. Auch hier muß vom Dampfrad nun zusätzliche Arbeit geleistet werden, um das Ablösegebiet letztendlich wieder herauszudrücken. The bending lines drawn during the Operation still further forces (e.g. by the relative Movement of the liquid to part 1). The transfer area (is particularly strong in the first case) a very small one for large steam wheels Centrifugal force to the outside and one Pressure increase in the steam chamber. The flow resistance (is in the 3rd case particularly strong) produces almost radial directed forces. Here's the steam wheel of course do additional work. The forces that arise here all compensating properties. Because part 1 is the curve of point "Y" should follow in the drawing plane, the 3rd case is probably the best way when the flow resistance on Part 1 a strong smoothing effect should exercise. The centrifugal force from the detachment area (1st case) has - important for small steam wheels and a high speed, can be constructive (centrifugal force of part 1) exploit. The pressure increase in the steam chamber during formation a transfer area ends this process by itself. Here, too, additional work has to be done by the steam wheel to finally push the release area out again.

Wenn der Dampf in das Dampfrad ein- oder austritt, bewegt sich Teil 1 gerade (waagerecht). Der Schweredruck ist konstant. Die Biegelinie ist eine Gerade.When the steam enters or exits the steam wheel, part 1 moves straight (horizontally). The gravity pressure is constant. The bending line is a straight line.

Bewegt sich Teil 1 nach unten (siehe Dampfradzeichnung), ist der Abstand zum Mittelpunkt geringer (kleinste Fliehkraft) und der Dampfdruck vom Restdampf hat den kleinsten Wert. Teil 1 wird also an das Dampfrad gedrückt und hat einen geringen Strömungswiderstand. If part 1 moves down (see steam wheel drawing), the distance to the center is smaller (lowest centrifugal force) and the vapor pressure from the residual steam has the lowest value. Part 1 is therefore pressed against the steam wheel and has a low flow resistance.

Die gezeichneten Biegelinien setzen ein "Kräftegleichgewicht" voraus. Teil 1 setzt den äußeren Kräften einen Widerstand entgegen, der die Kräftedifferenzen kompensiert. Die äußeren (Schweredruck) und inneren Kräfte (Dampfdruck usw.) heben sich nicht über die ganze Länge von Teil 1 auf. Der innere Widerstand gegen Biegung (Flexibilität) erhöht sich je mehr Teil 1 verformt wird. Irgendwann, wenn Teil 1 überhaupt in der Lage ist, bewegt sich Teil 1 nicht mehr weiter und es herrscht "Kräftegleichgewicht". Diese Verformung ist am kleinsten, wenn der Widerstand gegen Biegung am größten ist. Nun würde Teil 1 aber sehr kräftig ausfallen, könnte also nur schwer dem Kurvenverlauf von Punkt "Y" in der Zeichnungsebene folgen, wenn die Zeit nicht wäre. Die Flüssigkeit bewegt sich relativ zu Teil 1. Damit sich hier ein Ablösegebiet bildet, darf die Flüssigkeit relativ zum Teil 1 keine Bewegung mehr machen. Sie muß sich also mit derselben Geschwindigkeit wie Teil 1 bewegen. Die erforderliche Beschleunigung erfährt die Flüssigkeit aber nur im kleinen Grenzbereich (Teil 1 - Flüssigkeit). Dies trifft vor allem im 1. Fall zu. Und nur während der Dampf Arbeit leistet (sich also entspannt), kann sich im Grenzbereich also ein Ablösegebiet bilden. Im Rechenbeispiel mit den Wirkungsgraden (voriges Kapitel) wären dafür nicht einmal zwei Sekunden vorhanden. Ich halte deshalb die Bildung eines Ablösegebietes für ein Problem, daß nur im 2. Fall eine Bedeutung hat. Ist der Dampfdruck groß, wie im 3. Fall, wird Teil 1 nach außen gebeult. Entweder glättet der nun zunehmende Strömungswiderstand Teil 1 oder es wandert radial mit einer bestimmten Wandergeschwindigkeit nach außen. Dies läßt sich theoretisch sehr schwer berechnen und hängt wesentlich von der Strömungsgeschwindigkeit ab. Würde der Strömungswiderstand Teil 1 glätten, wäre übrigens die Biegelinie zutreffend. Wenn diese Wandergeschwindigkeit gering ist, kann auch hier in zwei Sekunden nicht viel passieren. Wenn sie zu groß wird, gibt es letztendlich noch konstruktive Mittel, um dieses Problem zu lösen. Es gibt als noch konstruktive Möglichkeiten, um den Strömungswiderstand des Dampfrades gering zu halten, also ein sehr strömungsgünstiges Verhalten von Teil 1 zu erzeugen.The bending lines drawn assume a "balance of forces". Part 1 opposes the external forces, which compensates for the differences in forces. The external (gravity pressure) and internal forces (vapor pressure, etc.) do not cancel each other out over the entire length of part 1 . The internal resistance to bending (flexibility) increases the more part 1 is deformed. At some point, if Part 1 is able to move at all, Part 1 stops moving and there is a "balance of power". This deformation is smallest when the resistance to bending is greatest. Now part 1 would be very strong, so it would be difficult to follow the curve of point " Y " in the drawing plane if it were not for the time. The liquid moves relative to part 1 . So that a detachment area is formed here, the liquid must not move any more relative to part 1 . So you must move at the same speed as part 1 . The liquid only experiences the required acceleration in the small limit range (Part 1 - Liquid). This is especially true in the 1st case. And only when the steam is working (i.e. relaxing) can a detachment area form in the border area. In the calculation example with the efficiencies (previous chapter), there would not even be two seconds for this. I therefore consider the formation of a replacement area to be a problem that has meaning only in the second case. If the vapor pressure is high, as in the third case, part 1 is dented outwards. Either the now increasing flow resistance smoothes part 1 or it moves radially outwards at a certain walking speed. This is theoretically very difficult to calculate and depends largely on the flow velocity. Incidentally, if the flow resistance were to smooth part 1 , the bending line would apply. If this walking speed is slow, not much can happen here in two seconds. If it gets too big, there are still constructive means to solve this problem. There are still constructive options to keep the flow resistance of the steam wheel low, i.e. to create a very flow-favorable behavior of part 1 .

Allerdings immer auf Kosten von Reibungsverlusten, die aber nur entstehen, wenn Teil 1 nicht dem Kurvenverlauf von Punkt "Y" in der Zeichnungsebene folgt und demzufolge geführt werden muß. Hier ist natürlich immer ein sehr kleines Spiel vorhanden. Wenn kein "Kräftegleichgewicht" bei Teil 1 herrscht, werden Reibungskräfte also nur durch die "Kräftedifferenzen" erzeugt, sind also niedrig.However, always at the expense of frictional losses, which only arise if part 1 does not follow the curve of point " Y " in the plane of the drawing and must therefore be guided. Of course there is always a very small game here. If there is no "equilibrium of forces" in Part 1 , frictional forces are only generated by the "force differences", ie they are low.

Man kann von außen Führungsschienen an das Dampfrad ranführen in dem Bereich, wo der Dampf entspannt wird. Teil 1 wird also nur von außen geführt. Wenn man jetzt den Dampfdruck erhöht (3. Fall), hat man die ungünstigste Lösung, wenn man annimmt, daß Teil 1 sehr stark nach außen gebeult wird. Dies trifft bei sehr geringer relativer Strömungsgeschwindigkeit durchaus zu. Zwischen Teil 1 und der Führungsschiene entsteht die größtmögliche Reibung, aber das strömungsgünstige Verhalten des Dampfrades bleibt erhalten (Oberflächenrauhigkeit). Diese ungünstigste Problemlösung ist realistisch und läßt sich berechnen (µ = 0,1). Nach diesen Berechnungen habe ich die Wirkungsgrade im vorigen Kapitel bestimmt. Diese Wirkungsgrade sind also realistisch. Sollte sich Teil 1 wesentlich strömungsgünstiger verhalten, dann wären natürlich auch die Wirkungsgrade besser.You can guide rails from the outside to the steam wheel in the area where the steam is released. Part 1 is therefore only carried out from the outside. If you now increase the vapor pressure (3rd case), you have the most unfavorable solution if you assume that part 1 is very bulged outwards. This is certainly true when the relative flow velocity is very low. The greatest possible friction occurs between part 1 and the guide rail, but the streamlined behavior of the steam wheel is retained (surface roughness). This most unfavorable problem solution is realistic and can be calculated (µ = 0.1). After these calculations, I determined the efficiencies in the previous chapter. So these efficiencies are realistic. If part 1 behaves much more aerodynamically, the efficiency would of course also be better.

Wenn entlang der Biegelinie sich der Querschnitt von Teil 1 ändert, wird auch das Widerstandsmoment geändert. Damit ändert sich bei gleicher Belastung der Verlauf der Biegelinie, die Wandergeschwindigkeit usw.. Wenn Teil 1 mit einer schweren Isolationsschicht gegen Wärmeverluste umgeben wird, ist die Fliehkraft stärker. Diese Schicht braucht keine konstante Dicke zu haben (innen). Damit wird die Fliehkraftauswirkung auf Teil 1 natürlich keinen konstanten Wert mehr haben. Die äußere Form von Teil 1 kann so gewählt werden, daß der Strömungswiderstand gezielt ausgenutzt wird durch überstehende konstruktive Einzelheiten von Teil 1 usw..If the cross-section of part 1 changes along the bending line, the section modulus also changes. This changes the course of the bending line, the traveling speed etc. with the same load. If part 1 is surrounded with a heavy insulation layer against heat loss, the centrifugal force is stronger. This layer need not have a constant thickness (inside). The centrifugal force effect on part 1 will of course no longer have a constant value. The outer shape of part 1 can be selected so that the flow resistance is used in a targeted manner by projecting structural details of part 1 etc.

Man kann Teil 6 und 7 wegfallen lassen und Teil 1 breiter auslegen als Teil 2 und 3. Dann müßte Teil 5 und 8 zusätzliche Nuten (Einfräsungen) erhalten, die dem Kurvenverlauf von Punkt "Y" in der Zeichnungsebene folgen. Da Teil 1 größer als Teil 2 wäre, müßte der überstehende Rand in diesen Nuten liegen. Bei normalem Betrieb, wenn Teil 1 dem Kurvenverlauf von Punkt "Y" in der Zeichnungsebene folgt, würde keine zusätzliche Reibung entstehen. Bei Störung im "Kräftegleichgewicht" von Teil 1 würde nur die "Kräftedifferenz" eine Kraft erzeugen, mit der Teil 1 seitlich innerhalb der Nuten anliegen würde. Natürlich bedeutet dies Reibung, aber das strömungsgünstige Verhalten des Dampfrades hat ein gewichtigere Bedeutung.Parts 6 and 7 can be omitted and part 1 can be made wider than parts 2 and 3 . Then parts 5 and 8 would have to receive additional grooves (millings) that follow the curve of point " Y " in the drawing plane. Since part 1 would be larger than part 2 , the protruding edge should lie in these grooves. In normal operation, if part 1 follows the curve of point " Y " in the plane of the drawing, there would be no additional friction. If there is a disturbance in the "force balance" of part 1 , only the "force difference" would generate a force with which part 1 would be applied laterally within the grooves. Of course, this means friction, but the streamlined behavior of the steam wheel is more important.

Diese Betrachtungen zeigen also folgendes ganz deutlich. Die im vorherigen Kapitel gemachten Behauptungen, daß bei der Funktion meines Dampfrades immer der Dampfdruck innerhalb einer Dampfkammer ungefähr gleich dem äußeren Flüssigkeitsdruck auf Teil 1 ist, ist ganz korrekt. Auch bei den Patentansprüchen tritt diese leichte Ungenauigkeit auf. Ich hoffe auf Verständnis. Außerdem ist die theoretische Erklärung des strömungstechnischen Verhaltens von Teil 1 sehr schwer. Mit Hilfe von Führungsschienen läßt sich aber auf alle Fälle ein sehr gutes strömungstechnisches Verhalten von Teil 1 erzeugen und auch als praktische Problemlösungsmöglichkeit durchrechnen. Dadurch läßt sich also auch ein Dampfrad bauen, daß die berechneten Wirkungsgrade aufweist. Durch konstruktive Hinweise in der Patentanmeldung und notwendige praktische Erfahrungen läßt sich hier hoffentlich noch viel verbessern. These considerations therefore clearly show the following. The assertions made in the previous chapter that when my steam wheel is working, the steam pressure inside a steam chamber is always approximately equal to the external liquid pressure on part 1 is completely correct. This slight inaccuracy also occurs in the patent claims. I hope for understanding. In addition, the theoretical explanation of the fluidic behavior of Part 1 is very difficult. With the help of guide rails, however, a very good fluidic behavior of part 1 can be generated in any case and also calculated as a practical problem-solving option. This also allows a steam wheel to be built that has the calculated efficiencies. With constructive information in the patent application and necessary practical experience, hopefully much can be improved here.

What are the limits of my heat engine?

Im Gegensatz zu einer idealen Wärmekraftmaschine (nach Carnot) kann bei mir jeder Stoff nur in einem stark begrenzten Gebiet als Sattdampf im Naßdampfgebiet seine Arbeit verrichten. Die obere Grenze ist durch den Kritischen Druck gegeben. Die untere wird wohl am Tripelpunkt liegen. Da ich bei meiner Wärmekraftmaschine jedoch mehrere Sattdämpfe (Einheiten) benutzen kann, werden auch hier die Grenzen, wie allgemein üblich, durch die Umgebungstemperatur und Festigkeitseigenschaften von Maschinenteilen bestimmt. Die Festigkeitseigenschaften von Maschinenteilen sind jedoch Temperatur- und Druckkennwerte von Werkstoffen. Temperatur und Druck beeinflussen sich gegenseitig. Bei den heutigen Dampfkraftwerken sind die hohen Drücke erforderlich und höhere Temperaturen sind nun durch Festigkeitseigenschaften der Werkstoffe nur schwer erreichbar. Meine Wärmekraftmaschine hat bei sehr niedrigen Drücken die besten Wirkungsgrade. Deshalb kann ich mit mehreren Einheiten in Temperaturbereiche von 800-1000°C vordringen.In contrast to an ideal heat engine (after Carnot) with me, every substance can only be strong in one limited area as saturated steam in the wet steam area to do his job. The upper limit is through the Given critical pressure. The lower one will probably be at the triple point lie. Since I'm at my heat engine but can use several saturated vapors (units), here, too, as is generally the case, the limits are the ambient temperature and strength properties determined by machine parts. The strength properties of machine parts, however, are temperature and pressure parameters of materials. Influence temperature and pressure each other. At today's steam power plants the high pressures are required and higher temperatures are now due to strength properties Materials difficult to reach. My heat engine has the best at very low pressures Efficiencies. So I can use multiple units penetrate into temperature ranges of 800-1000 ° C.

Möglicher praktischer Wirkungsgrad einer optimierten Einheit (Wasser als Sattdampf und mehrere Dampfräder) liegt bei ca. 77-83% einer idealen Wärmekraftmaschine (nach Carnot). Hier ist natürlich noch kein Kesselwirkungsgrad enthalten.Possible practical efficiency of an optimized Unit (water as saturated steam and several steam wheels) is around 77-83% of an ideal heat engine (after Carnot). Of course there is no boiler efficiency here contain.

Ich habe mit sehr umständlichen Berechnungen (Stoffwerte und Rechengänge aus dem VDI Wärmeatlas) die durchschnittlichen spezifischen Sattdampfvolumen von anderen Stoffen berechnet und eine wichtige Feststellung gemacht. Wenn meine selbst hergeleiteten Formeln zur Berechnung der Auftriebsarbeit stimmen, die Taulinie im h-s Diagramm dieser Stoffe in dem Bereich, wo der Sattdampf seine Arbeit leistet, eine ähnliche Neigung hat wie bei Wasser (sehr wahrscheinlich) und die umständlich berechneten durchschnittlichen spezifischen Sattdampfvolumen stimmen, ist es möglich, maximale theoretische Wirkungsgrade zu erzeugen, die größer sind als beim Carnot Prozeß. Diese umständlichen Berechnungen gehören nicht in eine Patentanmeldung, aber das Ergebnis. Jeder Fachmann kann mit den entsprechenden Dampftafeln und meinen Formeln diese Aussage bestätigen. Diäthylketon, Essigsäure und Propionsäure haben einen 20-50% höheren theoretischen Wirkungsgrad als der Carnot Prozeß, wenn der Sattdampf im Druckbereich von 0,5-1 bar seine Arbeit verrichtet. Ich habe ca. 30 Stoffe grob durchgerechnet. Die theoretischen maximalen Wirkungsgrade sind unterschiedlich und auch größer als beim Carnot Prozeß. Bei einer Wärmekraftmaschine gehört diese Erkenntnis in die Patentanmeldung.With very cumbersome calculations (material values and calculations from the VDI Heat Atlas) I calculated the average specific saturated steam volume of other substances and made an important finding. If my self-derived formulas for calculating the buoyancy work are correct, the dew line in the hs diagram of these substances in the area where the saturated steam does its work has a similar inclination to that of water (very likely) and the laboriously calculated average specific saturated steam volumes are correct it is possible to generate maximum theoretical efficiencies that are greater than in the Carnot process. These cumbersome calculations do not belong in a patent application, but the result. Every specialist can confirm this statement with the appropriate steam tables and my formulas. Diethyl ketone, acetic acid and propionic acid have a 20-50% higher theoretical efficiency than the Carnot process when saturated steam does its work in the pressure range of 0.5-1 bar. I roughly calculated about 30 substances. The theoretical maximum efficiencies are different and also greater than in the Carnot process. In the case of a heat engine, this finding belongs in the patent application.

Die theoretischen Grenzen meiner Wärmekraftmaschine (maximaler theoretischer Wirkungsgrad innerhalb einer Temperaturdifferenz) kann ich also nicht bestimmen. Ich hoffe, daß Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet etwas mehr Klarheit in die Sache bringen.The theoretical limits of my heat engine (maximum theoretical efficiency within one Temperature difference) I can not determine. I hope research and development on this Bring the area a little more clarity.

Da ich bestrebt bin, mit wenig Druckdifferenz des Sattdampfes beim Verrichten der Auftriebsarbeit auszukommen, muß ich bei allen Sattdämpfen die niedrigen Drücke benutzen. Dann habe ich mit wenig Dampfrädern relativ viel technische Arbeit gewonnen.Since I strive to use the pressure difference with little Saturated steam when doing the buoyancy work, I have to use the low ones for all saturated steams Use pressures. Then I have few steam wheels gained a lot of technical work.

Da die Auftriebsarbeit identisch ist mit der Expansionsarbeit, kann ich eine Wärmekraftmaschine natürlich auch ohne umgebende Flüssigkeit und ohne Teil 1, aber mit einem festen äußeren Gehäuse bauen. Die Expansionsarbeit darf aber nur Sattdampf im Naßdampfgebiet leisten. Meine Patentansprüche sind dann abgedeckt, es gibt sehr gute theoretische Wirkungsgrade (mit optimalen Sattdämpfen) und die Wärmetauscher können optimal arbeiten. Since the buoyancy work is identical to the expansion work, I can of course also build a heat engine without surrounding liquid and without part 1 , but with a solid outer housing. The expansion work may only do saturated steam in the wet steam area. My claims are then covered, there are very good theoretical efficiencies (with optimal saturated steam) and the heat exchangers can work optimally.

Auch Teil 3 kann konstruktiv natürlich ganz anders aussehen und auch funktionieren (z. B. mit Scharnieren an Teil 2 befestigt, so daß Teil 3 nur kreisförmige Bewegungen ausführt). Teil 3 muß nur pro Umlauf immer dieselbe Bewegung ausführen (Veränderung des Dampfkammervolumens) und diese Bewegung muß durch eine Kurvenscheibe oder ähnliches gesteuert werden. Die ganze Dampfradzeichnung ist also nur eine Problemlösung unter vielen anderen.Part 3 can, of course, also have a completely different design and function (e.g. attached to part 2 with hinges, so that part 3 only performs circular movements). Part 3 only has to perform the same movement per cycle (change in the steam chamber volume) and this movement must be controlled by a cam or the like. So the whole steam wheel drawing is just one problem solution among many others.

Auch kann die Flexibilität von Teil 1 eventuell so weit gesteigert werden, daß das Widerstandsmoment und die gezeichneten Biegelinien nun bedeutungslos würden. Ob dies eine praktische Lösung ist kann ich durch Theorie schlecht herausfinden. Für die Problemlösung mit der Führungsschiene scheint mir dies aber die beste Möglichkeit zu sein. In diesem Fall sind die Wirkungsgradberechnungen natürlich auch richtig.Also the flexibility of part 1 can possibly be increased to such an extent that the section modulus and the drawn bending lines would now be meaningless. I can hardly find out by theory if this is a practical solution. However, this seems to me to be the best option for solving problems with the guide rail. In this case, the efficiency calculations are of course also correct.

Claims

1. A heat engine (similar to vane engine) for gaining expansion work, characterized in that saturated steam only gives up its expansion work in the wet steam area. This gives me very good theoretical efficiencies. Of course, this depends on the steam.

2. Heat engine according to claim 1, characterized in that several units (one unit = heat engine (s) + Evaporator + condenser) can be connected in series. This allows very large temperature ranges exploit and thereby improve efficiency. The Saturated steam is very suitable for the transmission of Heat in the heat exchanger. Of course, each unit works with another saturated steam.

3. Heat engine according to claim 1, characterized in that the volume of each steam chamber "Z" (space that the saturated steam occupies within the heat engine) and thus also the vapor pressure by mechanical movement of the partitions (part 3 ) between each steam chamber, which by a cam or similar is controlled, is changed as desired. In my steam wheel drawing, the saturated steam pressure is always approximately equal to the external liquid pressure (balance of forces in part 1 ). Then you can immerse the steam wheel in a liquid and take off almost the maximum possible buoyancy work (same as expansion work) as rotation work.

4. Heat engine according to claim 1 and 3, characterized in that the area of the heat engine, which limits the movement of the partition walls during rotation outside (normally the housing wall), is flexibly constructed and attached to the partition walls. If this steam wheel is immersed in a liquid and rotates, approximately every point of part 1 tries to follow the firmly prescribed curve of point "Y" within the plane of the drawing by means of fluidic processes and (or) constructive measures. As a result, the steam wheel has a fairly constant shape on the outside, although it rotates quickly. So it has only a very low flow resistance at not too high speed.