DE4215618A1

DE4215618A1 - Power plant working on closed cycle principle - operates by expansion of hot gas between two paraboloid pistons rotating in same direction

Info

Publication number: DE4215618A1
Application number: DE19924215618
Authority: DE
Inventors: Gustav-Viktor Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 1993-11-18

Abstract

Hot gas power plant in which a pair of paraboloid pistons (1,2) rotate about a common axis (8). The pistons are contained in a cylindrical housing bore and turn in the same clockwise direction. The operation of the power unit depends on the expansion through extreme heat of the gases enclosed between the two pistons. Each of the pistons has a half-moon shaped clearance circumference (3, 4). USE/ADVANTAGE - Power plant avoids the use of linearly moving parts and is capable of exceeding the performance and efficiency of a Stirling engine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein kinematisches Triebwerk in dessen zylindrischen Gehäusebohrung zwei Kolben mit Paraboloidflächen auf einer gemeinsamen Achse sich in der selben Richtung des Uhrzeigersinn drehen (Zch. 1).The invention relates to a kinematic engine in its cylindrical housing bore with two pistons Paraboloid surfaces on a common axis in the turn in the same direction clockwise (drawing 1).

Sein Arbeitsweise beruht sich auf der Ausdehnung eines zwischen den zwei Paraboloidflächenkolben eingeschlossenen Gases bei starker Erwärmung. Diese Gasmasse (Luft, Wasser stoff oder Helium) wird ständig zwischen einem Kompressions- und einem Arbeitskolben in ständiger Strömung des Betriebsgases direkt in voller Kreislauf des Arbeitskolbens umwandelt (Zch. 1 Pkt. 1 bzw. 1 und 2).His way of working is based on the expansion of one trapped between the two paraboloid surface pistons Gases with strong warming. This gas mass (air, water material or helium) is constantly between a compression and a working piston in constant flow of the Operating gas directly in the full cycle of the working piston converted (Zch. 1 point 1 or 1 and 2).

Das läßt sich einfach am Beispiel eines Kapselwerkes mit zwei Paraboloidkolben voller Kreislauf darstellen, wo der linke Kolben auf der "kalten- Seite" als Kompressor wirkt. Der rechte "warme" Arbeitsrauminhalt (3) wird ständig erhitzt (Zch. 1 Pkt. 2 bzw. 1 und 3).This can easily be illustrated using the example of a capsule mechanism with two paraboloid pistons full of circulation, where the left piston acts as a compressor on the "cold side". The right "warm" work area ( 3 ) is constantly heated (Zch. 1 point 2 or 1 and 3).

1. The gas currently in the work space ( 3 ) is heated up ( 6 ), expands and the torque pushes and rotates the working piston ( 1 ) in its constant clockwise direction. At the same time, the compression piston ( 2 ) rotates in the same direction on the same axis.
2. So, in other words, the left piston ( 2 ) takes over evenly and fluently or sucks in the expanded and cooling gas and compresses it - through the inlet opening ( 7 ) into the working space ( 3 ) above the working piston ( 1 ) directly warped by the warming and expansion. The largest possible amount of gas is now in the work area ( 3 ) and is heated there ( 6 ) with the optimum working piston position for torque transmission.
3. The working piston ( 1 ) by its rotation has reached the maximum increase in volume. Simultaneously on the same axis ( 8 ), the compression piston 2 also rotates. The total volume of the enclosed gas mass is now the largest. It can now flow from the hot work area back into the compression room ( 4 ) (drawing 1).
4. This amount of gas, which always flows in the same direction, is constant. The hot gas first flows through the absorber ( 9 ) in which it releases a large part of the heat. Then it passes through the cooler ( 10 ). Its temperature continues to decrease and with it its volume. As a result, there is also a certain suction effect in the compression space ( 4 ) (Fig. 1 points 9 and 10).

Der nächste Zyklus beginnt wieder mit 1, wo der Arbeitskolben erneut den Raumausdehnungs-Anfangspunkt erreicht hat und das Gas in den Arbeitsraum zurückgedrückt wird.The next cycle starts again with 1, where the working piston has reached the starting point of spatial expansion again and the gas is pushed back into the work area.

Für einen hohen Wirkungsgrad ist auch hier der Absorber von großer Bedeutung. Er besteht wie bekannt aus einem hochporösen oder von Kanälen durchzogenen Körper hoher Wärmekapazität mit einer Masse die mehrere hundertmal größer ist als die Gasmasse die ihn durchströmt. Das hoch erhitzte aus dem Arbeitsraum kommende Gas heizt ihn auf. Er gibt an das aus dem Kompressionsraum strömende kalte Gas Wärme ab und heizt es vor. Je vollständiger dieser wechselnde Wärmetausch erfolgt, umso größer ist die mittlere Temperaturdifferenz zwischen Arbeits- und Kompressionsraum und damit der Wirkungsgrad.The absorber is also here for high efficiency of great importance. As is known, it consists of one highly porous or channeled bodies taller Heat capacity with a mass that is several hundred times larger is than the mass of gas that flows through it. That high heated gas coming from the work room heats him up. He gives to the cold gas flowing out of the compression space Heat and preheat it. The more complete this changing Heat exchange takes place, the larger the middle one Temperature difference between the work and compression room and thus the efficiency.

Dieser Heißgasmotor besitzt keine Ventile oder Steuerschieber, braucht keine Zündanlage und weder Vergaser noch Kraftstoffeinspritzung. Ist einfacher als die bekannten Verbrennungsmotoren. Es gibt keine innere Verbrennung und ist äußerst schadstoffarm. Es treten keine Gasdruckspitzen auf. Der Druckwechsel erfolgt in fließenden Übergängen und hat einen lautlosen und vibrationsfreien Lauf. Das Dreh moment verändert sich mit der Drehzahl nur unbedeutend und ist auch bei niedrigster Drehzahl recht hoch. Auch bei Teillast ist der Wirkungsgrad beträchtlich. Der Motor ist elastisch, leicht und äußerst einfach. Hat eine lange Betriebsdauer ohne Reparaturen. Der Verschleiß ist unbedeutend.This hot gas engine has no valves or spool, needs no ignition system and neither carburetor Fuel injection. Is easier than the known one Internal combustion engines. There is no internal combustion and is extremely low in pollutants. There are no gas pressure peaks on. The pressure change takes place in flowing transitions and has a silent and vibration-free run. The spin moment changes only insignificantly with the speed and is quite high even at the lowest speed. Also at Partial load, the efficiency is considerable. The engine is elastic, light and extremely simple. Has a long one Operating time without repairs. The wear is insignificant.

Der größte und bedeutendste Vorteil im Vergleich mit den Stirling-Motor ist derjenige, daß dieser Paraboloidfläche Kolbenmotor hat keine "Linearbewegungen ausführende Gleit kolben", es fehlen Pleuelstange und Kurbelwelle wie bei jeden auf das Prinzip des Otto-Motors funktionierende Motoren, wo bei der Umwandlung der linearen Bewegung des gewöhnlichen Kolbens zwischen den oberen und unteren Toten punkt etwa 75% der termischen Energie (Kraft) verloren geht! Auch der Wankel-Motor bringt kein wesentliche Lösung im Vergleich mit dem Otto-Motorprinzip weil seine "Dreieckkolbenbewegung" die Kinematik der Pleuelstange- Kurbelwelle deren gleich ist. So, die direkte und vollkommene Kreisbewegung des erwähnten Paraboloidkol benmotors hat noch zur Zeit fast unschätzbare Vorteile im Vergleich mit denen bis jetzt funktionierenden Wärmekraftmaschinen. Die Flamme die den Arbeitskolbenraum erhitzt brennt stetig und mit beliebigen Luftüberschuß für geringstmögliche Schadstoffbildung. Er kann prinzipiell mit allen brennbaren Stoffen betrieben werden je nach Konstruktion des Brenners und Brennraumes (6) der den Arbeitsraum umgibt. Auch Rohöl, Altöl, Naphta, Faul und Erdgas u. a. sind geeignete Brenn stoffe. Für den Standbetrieb dieses Heißgasmotors ist die mit Parabolspiegel auf den Arbeitsraum konzentrierte Sonnen strahlung geeignet.The biggest and most significant advantage in comparison with the Stirling engine is that this paraboloidal piston engine has no "linear sliding pistons", connecting rod and crankshaft are missing as with any engine that works on the principle of the Otto engine, where during the conversion the linear movement of the ordinary piston between the upper and lower dead center will lose about 75% of the thermal energy (force)! The Wankel engine also does not offer an essential solution compared to the Otto engine principle because its "triangular piston movement" is the same as the kinematics of the connecting rod crankshaft. So, the direct and perfect circular movement of the paraboloid piston engine mentioned has at the moment almost invaluable advantages in comparison with the heat engines that have been working until now. The flame that heats the working piston chamber burns continuously and with any excess air for the lowest possible pollutant formation. In principle, it can be operated with all combustible substances, depending on the design of the burner and combustion chamber ( 6 ) that surrounds the work area. Crude oil, waste oil, naphtha, rot and natural gas, among others, are suitable fuels. The solar radiation concentrated on the work area with a parabolic mirror is suitable for the stationary operation of this hot gas engine.

Ein in den Arbeitsraum eingebauter Glühkopf oder eine glühende Einrichtung die den Brennraum (6) ersetzt und den Arbeitsraum umgibt kann zuverlässig die nötige Erwärmung der Gasmasse bzw. des Betriebsgases bewirken. Wenn man den Arbeitsraum (3) nicht beheizt und die Achse von außen in Gegenrichtung zur Arbeitsrichtung dreht, so arbeitet er als Wärmepumpe, weil sich dann im Kompressions raum weitaus höhere Gasdrücke als im Arbeitsraum ergeben. A glow head installed in the work area or a glowing device which replaces the combustion chamber ( 6 ) and surrounds the work area can reliably bring about the necessary heating of the gas mass or the operating gas. If you do not heat the work area ( 3 ) and turn the axis from the outside in the opposite direction to the work direction, it works as a heat pump, because then there are much higher gas pressures in the compression room than in the work area.

In ihm entspannt sich dann das Arbeitsgas unter Temperatur erniedrigung; Wärme wird vom Arbeits- in den Kompressions raum transportiert. Speziell konstruierte Miniatureinrich tungen dieser Art können als Wärmepumpen zur Kühlung der Infrarot-Sensoren in Satelliten vorteilhaft eingesetzt werden.The working gas then relaxes in it under temperature humiliation; Heat is transferred from work to compression space transported. Specially designed miniature furniture lines of this type can be used as heat pumps for cooling the Infrared sensors are advantageously used in satellites will.

In der letzten Zeit sind viele Versuche für die Lösung des oben erwähnten Problems vorgenommen worden unter denen der allbekannteste der Stirling-Motor ist. Dieser sowie der unter Anspruch 1 bezeichneter Motor funktionieren auf Grund desselben Prinzips, mit den eben erwähnten weitgünstigen und vorteilhaften Eigenschaften. Der Paraboloidkolben des Triebwerkes nach Anspruch 1 ergibt sich aus der Kinematik des nunmehr klassischen Otto-Motors (Kolben-Pleuelstangen- Kurbelwelle) so, daß dieser aus einen vollkreisförmigen schwungradähnlicher Scheibe, aus dem eine kipfelförmige entfernte Fläche und dadurch entstandener halbmondförmiger Raumumfang entstanden ist. Dazu kommt ein Raumumfangteiler der diesen Rauminhalt halbiert so, daß die Verdrehung des Kolbens die periodische Veränderung des geschlossenen Raum inhaltes bewirkt. Die Paraboloidfläche des Kolbens ergibt sich aus der Berechnung des Kolbenbogenprofils so wie die Kurve des Zahnrades berechnet wird. Also der kreisförmige Paraboloidflächenkolben ist eine Komponente des Kolbenforms des Kolbenprofils und die Bestimmung der Zahnkurve des Zahnrades und deren entspricht die genau angemessene und absolut funktionsnötige Form und Bestimmung des Raumteilers mit seiner Gehäuseeinrichtung. Ausschließlich die eben erwähnten kummulativ vorhandenen Bedingungen können die völlige Funktion mit dem höchsten Wirkungsgrad des Heißgas motors nach Anspruch 1 sichern. Auch der Wankelmotor kann nur mit der genauen Berechnung und Bestimmung des elliptischen aber schwierig herstellbaren Gehäuseinnenformes sowie des Kreiskolbens mit der äußeren Form einer dreibogigen Hypozykloide einwandfrei, bedingungslos und zuverlässig funktionieren. Lately there have been many attempts to solve the problem problem mentioned above has been made among those of the most famous is the Stirling engine. This as well as the engine designated under claim 1 operate on ground of the same principle, with the wide-ranging ones just mentioned and beneficial properties. The paraboloid piston of the Engine according to claim 1 results from the kinematics of the now classic Otto engine (piston connecting rod Crankshaft) so that it consists of a fully circular flywheel-like disc, from which a head-shaped distant surface and the resulting crescent-shaped Space has arisen. There is also a room divider which halves this volume so that the rotation of the Pistons periodically change the closed space content. The paraboloid surface of the piston gives from the calculation of the piston bow profile like that Curve of the gear is calculated. So the circular one Paraboloid piston is a component of the piston shape of the piston profile and the determination of the tooth curve of the Gear and their corresponds to the exact appropriate and absolutely functional form and determination of the room divider with its housing device. Only the one mentioned cumulative conditions can complete function with the highest efficiency of the hot gas Secure motors according to claim 1. The Wankel engine can too only with the exact calculation and determination of the elliptical but difficult to manufacture housing shape as well of the rotary piston with the outer shape of a three-armed Hypocycloids flawless, unconditional and reliable function.

In Hinblick auf den Stand der Technik unter anderen dieser Paraboloidflächenkolben und deren angemessene und funktions nötige Raumteilereinrichtung charakterisiert den Begriff der technischen Neuheit und so auch dem einer technischen Erfindung.With regard to the state of the art, among others, this Paraboloid pistons and their appropriate and functional Necessary room dividers characterize the term of technical novelty and thus also that of a technical one Invention.

Eine Vielzahl von Rotationskolben und Rotationskolben maschinen sind bekannt, aber die für Brennkraftmaschinen vorgesehene Konzeptionen sind eben daran gescheitert, daß die vollkommene und direkte Kreisbewegung des Kolbens so wie die periodische Veränderung des Arbeitsrauminhaltes bzw. des Kompressionsrauminhaltes nicht so gelöst wurden wie derjenige Kolben mit der neuen "Paraboloid-Konzept" und dessen funktionsnötig angemessene Volumenteilereinrichtung.A variety of rotary pistons and rotary pistons machines are known, but those for internal combustion engines The proposed concepts just failed because the perfect and direct circular motion of the piston like this like the periodic change in the work area or the compression volume was not solved like the piston with the new "paraboloid concept" and its functionally adequate volume divider.

Ausschließlich und nur diese, oben erwähnte technische Lösung bietet die Fähigkeit auch für eine äußerst hohe Drehzahl des Triebwerkes.Exclusively and only this, technical mentioned above Solution also offers the ability for an extremely high Engine speed.

Claims

1. The invention is a kinematic engine with a closed circuit principle, characterized in that in a cylindrical housing bore two paraboloid pistons rotate on a common axis ( 8 ) in the same Chen clockwise direction (Zch. 1 Pkt. 1; 2; 8) .

2. The operation of the engine is known records that its operation extends to the extension between the enclosed parabolic pistons strong warming.

3. The two pistons according to claim 1 are characterized in that each cause a crescent-shaped space (Zch. 1 point 3 and 4). For this purpose, the divider halves this volume so that the rotation of the pistons in the presence of the divider ( 5 ) causes the periodic change of the closed volume (Zch. 1 point 5).

4. The two pistons according to claim 1 are further characterized in that the profiles and paraboloid surfaces such as the curve of the gear are always so determined that on the one hand the inertial forces of a presupposed function change, on the other hand during half a revolution of the piston, in this Time interval first the divider ( 5 ) accelerates from 0 (zero) to a maximum value, therefore slows down from this positive maximum value to 0 (zero) and afterwards from 0 (zero) to a maximum loss value and finally from the maximum loss value to 0 (Zero) so that between the zero values 4 gradually increases in speed changes during half a revolution and thus ensures a very high speed (at 12,000 rev / m).

5. The function of the compressor - and work space contents A room divider device fulfills the one on the outside side of the housing with its recess (room divider housing) is installed, characterized in that the Volume divider at the one fixed pivot and on the other hand from the right or left outer circular segment ment surface during the rotation of the piston on the constantly and evenly touching paraboloid surface of the piston slides off and a fluctuating movement leads (Zch. 1 point 5).

6. The main characteristic of this system characterizes the perfect circular movement of the paraboloid pistons characterized in that during their rotation at the Presence of the volume divider at the same time the periodi changes in the closed volume.

7. Setup and method for static discharge of the Volume divider according to claim 5, characterized in that their on the surface of the room exposed to pressure divider in its starting position in whole or in part changed and the housing space on the opposite Side with the outside normal air pressure a constant Connection causes (Zch. 1 points 5a and c).

8. The application of the engine according to claim 1, 2, 3, 4, 5, as well as 6 and 7 as a hot gas engine is known records that two counteracting pistons according to claim which are so organically linked that the one the compression and the other the working period executes.

9. Hot gas power engine according to claim 1 to 8 thereby characterized that it is principally from the outside with everyone flammable substances can be operated depending on the construction tion of the burner and the combustion chamber of the work area surrounds (Zch. 1 point 6).

10. Hot gas power engine according to claim 1 to 9 thereby characterized in that glow built into the work space head or a "glowing device" that the under Claim 9 provided external combustion chamber and replaced Surrounding the work area causes the necessary heating and shutdown expansion of the operating gas (Zch. 1 point 6).

11. Hot gas power engine according to claim 1 to 10 thereby characterized in that in the cylindrical housing bore a two-sided paraboloid flask rotates (Zch. 2 point 2).

12. Hot gas power engine according to claim 1 to 10 thereby characterized in that in the cylindrical housing bore a three-sided (triangular) paraboloid surface piston turns (Zch. 2 pt. 3).

13. Hot gas power engine according to claim 1 to 10 thereby characterized in that in the cylindrical housing bore multi-sided parabolic surface pistons can be installed.

14. Hot gas power engine according to claim 1 to 13 thereby characterized that by setting a advance certain dependence between the resultant of the forces that act statically and dynamically on the volume divider, and thus the rotation of the paraboloid surface piston cause the relative movement between the Piston and on its paraboloid surface as well as on the slipping volume divider.

15. Establishment and procedure for increasing effectiveness degree of hot gas power engine according to claim 1 to 14 characterized in that the volume of the engine workspace larger than that of the compressor room can be and therefore the performance of the well-known combustion motor can be reached and exceeded.