DE69620544T2

DE69620544T2 - Kompaktgasturbine mit geschlossenem Kreislauf zum Antrieb eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE69620544T2
Application number: DE69620544T
Authority: DE
Inventors: Jacques Fally
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2016-11-13
Also published as: JPH09170450A; CA2190524A1; US5870895A; KR970027644A; EP0774572B1; FR2741384B1; NO307900B1; FR2741384A1; NO964829L; DE69620544D1; NO964829D0; EP0774572A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kompakte Rotationsmaschine mit geschlossenem Brayton-Zyklus, ein Antriebssystem, das eine derartige Maschine umfaßt und ein Fahrzeug, das mit einer derartigen Betriebseinrichtung versehen ist.
Der geschlossen Brayton-Zyklus ist ein bekannter thermodynamischer Zyklus, bei dem ein Gas, eine Gasmischung oder ein Motorfluid zirkuliert, das im folgenden als "Motorfluid" bezeichnet wird. Das Motorfluid ist in einem geschlossenen Kreislauf enthalten, und unterliegt den folgenden Schritten:
- das kalte Motorfluid wird komprimiert,
- das komprimierte, kalte Motorfluid wird erwärmt,
- das komprimierte, erwärmte Motorfluid wird entspannt,
- das entspannte, erwärmte Motorfluid wird abgekühlt,
- das abgekühlte Motorfluid wird wieder komprimiert, usw.
Die Wärmequelle, die das Motorfluid erwärmt, kann von unterschiedlicher Art sein, beispielsweise einen Nuklearreaktor oder eine Heizung mit Brennern, die mit Öl oder einem Naturgas, etc., versorgt werden.
Die Entspannung des Motorfluides erfolgt in einer Turbine oder einem Äquivalent in einer Weise, um mechanische Energie zu gewinnen.
Die Turbinen mit geschlossenem Brayton-Zyklus werden in bestimmten Arten von Nuklearkraftwerken verwendet, in denen die Probleme der Abmessungen nicht kritisch sind. Darüber hinaus werden diese Turbinen als Einzelstück für spezielle Kraftwerke hergestellt, mit großen Leistungen bezüglich der Wärmequelle, die einen Nuklearreaktor darstellt.
Man kennt darüber hinaus auch Turbinen mit geschlossenem Brayton-Zyklus, die im Rahmen der Unterseeboote oder Raumfahrzeuge entwickelt wurden. Dabei handelt es sich um Einzelanfertigungen, deren Kosten im Rahmen der Großserie unerschwinglich sind. Darüber hinaus weisen die vorgeschlagenen Turbinen immer große Leistungen und/oder Abmessungen auf. Die vorgeschlagenen Turbinen umfassen zwei voneinander getrennte strukturelle Teile, die hintereinander angeordnet sind oder parallel zueinander, wobei der erste Teil die Hauptwärmestufe des Motorfluides (Heizung) bildet und der zweite Teil die Stufen zur Kompression, zur Vorerwärmung und zur Entspannung des Motorfluides bildet. Diese voneinander getrennte Anordnung hat insbesondere den Nachteil, daß sie große Ladungsverluste in den Transportleitungen des Motorfluides zwischen den zwei Teilen der Turbine erzeugt sowie Desipationswärmeverluste durch die Strukturen der Heizungsteile und entlang der Kanalisationen der Verbindung zwischen den unterschiedlichen Teilen. Andererseits haben die bekannten Turbinen Temperaturen des warmen Teiles im Bereich von 1000ºC. Dies ermöglicht es nicht, einen sehr hohen thermischen Wirkungsgrad zu erzielen.
Das Dokument FR-A-1 165 581 beschreibt eine Rotationsmaschine mit geschlossenem Brayton-Zyklus, umfassend die allgemeinen folgenden Charakteristika:
einen dichten Kreislauf, in dem ein Motorfluid zirkuliert, wobei der Kreislauf umfaßt:
Einen Kompressor, um das Motorfluid zu komprimieren;
unterhalb des Kompressors einen hohlzylindrischen Wärmetauscher -speicher, um das komprimierte Motorfluid vorzuwärmen;
unterhalb des Wärmetauscher/-speichers, eine Heizung, um das vorgewärmte, komprimierte Motorfluid auf eine hohe Temperatur zu erwärmen;
unterhalb der Heizung eine Turbine zur Erzeugung von mechanischer Energie durch Entspannung des komprimierten H. T. Motorfluides mittels der Turbine;
wiederum unterhalb eine Entweichungsleitung für das entspannte H. T. Motorfluid;
wobei das entspannte H. T. Motorfluid eine Wärmequelle für den Wärmetauscher/-speicher ist;
wobei die Heizung eine allgemeine hohlzylindrische Form hat und koaxial zwischen einer axialen Anordnung, die die Turbine und die Entweichungsleitung umfaßt, und den Wärmetauscher/-speicher geschoben ist;
wobei die Maschine Einrichtungen zur Verbindung zwischen Elementen umfaßt, wobei, von oben nach unten, das Motorfluid im wesentlichen in einer ersten Längsrichtung in den Wärmetauscher/-speicher strömt, in entgegengesetzter Richtung in der Heizung, in der ersten Richtung in der Anordnung Turbine/Entweichungsleitung und, als Wärmequelle, in entgegengesetzter Richtung in dem Wärmetauscher/-speicher.
Diese bekannte Maschine umfaßt besondere Charakteristika, gemäß denen die Heizung ein Wärmetauscher ist, der von einem Heizfluid durchströmt wird, wie z. B. flüssigem Sodium, das aus einer externen Quelle stammt. Dies führt dazu, daß die Temperatur des warmen Teiles nicht besonders hoch ist.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rotationsmaschine mit geschlossenem Brayton-Zyklus vorzusehen, die eine Leistung aufweist, welche von einigen Dutzend Kilowatt bis zu einigen hundert Kilowatt reicht, die kompakt ist, und die bei ca. 50000 Umdrehungen arbeitet und eine Temperatur der Wärmequelle aufweist, die deutlich über 1000ºC liegt und insbesondere im Bereich von 1500ºC. Diese hohe Temperatur verbessert den thermischen Wirkungsgrad der Turbine wesentlich.
Andere Ziele der vorliegenden Erfindung sind eine Verbrennungskraftmaschine ohne Abgase vorzuschlagen, mit einem Druck im Bereich des atmosphärischen Druckes, die geeignet ist, für eine große Vielzahl von Brennstoffen eingesetzt zu werden, ohne große Modifikationen, und die leise in der Funktion ist.
Hierzu betrifft die Erfindung eine Rotationsmaschine mit geschlossenem Brayton-Zyklus, die die allgemeinen Charakteristika des vorhergenannten Dokumentes FR-A-1 165 581 umfaßt, und bei der:
die Heizung eine Heizung H. T. ist, die einen hohlzylindrischen Heizkörper umfaßt, der eine radiale Dicke aufweist, die von Längskanalisationen zur Zirkulation des vorgewärmten, komprimierten Motorfluides durchdrungen ist, Einrichtungen zur Erzeugung einer H. T. Quelle um das komprimierte, vorgewärmte Motorfluid, das in den Kanalisationen zirkuliert, auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, wobei die durchdringenden Kanalisationen oberhalb mit dem Wärmetauscher -speicher über radiale Einrichtungen verbunden sind, zur Versorgung der Heizung mit vorgewärmtem, komprimiertem Motorfluid, und unterhalb, am Eingang der Turbine über radiale Einrichtungen zur Distribution des komprimierten H. T. Motorfluides, wobei die Einrichtungen zur Erzeugung der Quelle H. T. einen Verbrennungskreislauf umfassen, der unabhängig von dem dichten Kreislauf des Motorfluides ist, wobei der Verbrennungskreislauf Längsröhren in der radialen Dicke des Heizkörpers umfaßt, Distributoren für die entflammbare Mischung in den Längsröhren, und Einrichtung zur Entweichung des Verbrennungsgases, das aus der Verbrennung der entflammbaren Mischung stammt.
In einer ersten Ausführungsform umfassen die Längsröhren der Quelle H. T. Radiatorröhren, die in den hohlen Längsbohrungen in der radialen Dicke des Heizkörpers angeordnet sind.
In einer zweiten Ausführungsform umfassen die Längsröhren der Quelle H. T. längs ausgerichtete hohle Flammröhren in der radialen Dicke des Heizkörpers.
Bei dieser Ausführungsform ist die Zirkulationsrichtung des Motorfluides im Heizkörper dieselbe wie die Zirkulationsrichtung der entflammbaren Mischung.
In einer Ausführungsform befindet sich die Entweichungsleitung für das entspannte Motorfluid H. T. in der Axialverlängerung der Turbine.
Die Turbine kann vorteilhafterweise eine Radialturbine mit radialem Zentripetalrad sein.
Der Wärmetauscher/-speicher hat eine allgemeine hohlzylindrische Form, in dessen radialer Dicke zumindest zwei Anordnungen von Längszirkulationskanälen ausgebildet sind, die dicht gegeneinander sind, wobei die erste der Anordnungen von Kanälen oberhalb mit dem Ausgang des Kompressors verbunden ist und unterhalb mittels radialer Einrichtungen zur Versorgung der Kanalisationen mit vorgewärmtem Motorfluid, wobei die zweite Anordnung von Kanälen oberhalb mit dem Ausgang der Entweichungsleitung des entspannten H. T. Motorfluides verbunden ist und, unterhalb, mit einem Kühler.
In einer ersten Ausführungsvariante umfaßt der Wärmetauscher -speicher einen Ringwärmetauscher, dessen Ende in der Axialverlängerung der Rotationsmaschine liegt, umfassend radiale Räume, die Teile der Entweichungseinrichtungen des Verbrennungsgases bilden, abwechselnd mit radialen Räumen, die für einen Durchtritt der Luft bestimmt sind, die für die entflammbare Mischung zur Heizung notwendig ist.
In einer zweiten Ausführungsvariante umfaßt der Wärmetauscher -speicher eine dritte Anordnung von Längszirkulationskanälen, die dicht gegeneinander sind, wobei jeder Kanal der dritten Anordnung der Kanäle Teil der Entweichungseinrichtungen des Verbrennungsgases ist, das aus der Verbrennung der entflammbaren Mischung stammt.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die Flammröhren in Serie radial gleich verteilt angeordnet und die Einrichtungen zur Entweichung des Verbrennungsgases umfassen einen radialen Kollektor für jede radiale Serie, die den betroffenen Flammröhren der radialen Serie gemein ist, angeordnet unterhalb des Heizkörpers, wobei jeder radiale Kollektor zumindest ein radiales Ende aufweist, das in einem koaxialen Rückführungskranz für das entweichende Gas mündet, nach oberhalb des Heizkörpers, wobei der Rückführungskranz in den Kanälen der dritten Anordnung von Kanälen mündet.
Unabhängig von den Modi oder Varianten der Ausführung umfaßt die Heizung H. T. einen isolierten Behälter, der eine externe laterale Wand umfaßt, eine interne laterale Wand, eine ringförmige transversale Basis und eine volle transversale Basis.
Die externe laterale Wand der Heizung H. T. bildet die interne laterale Wand des Wärmetauschers/-speichers und weist radiale Öffnungen auf, zur Verbindung zwischen der Heizung H. T. und dem Bereich oberhalb der Kanäle der ersten Anordnung von Kanälen.
Die laterale interne Wand der Heizung H. T. bildet die laterale Wand der Entweichungsleitung und den Stator der Turbine und weist eine radiale Öffnung auf, zur Verbindung zwischen der Heizung H. T. und dem Eingang der Turbine.
Die ringförmige transversale Basis bildet zusammen mit dem äußeren Gehäuse der Turbine einen radialen Durchgang zwischen der Entweichungsleitung und dem Bereich oberhalb der Kanäle der zweiten Anordnung von Kanälen.
Der wärmegedämmte Behälter der Heizung und/oder der Heizungskörper und/oder das Rad der Radialturbine sind aus einem Karbonmaterial gemacht.
Die Hochtemperaturteile des wärmegedämmten Behälters der Heizung und/oder des Heizkörpers und/oder des Rades der Turbine in Kontakt mit der oxidierenden Atmosphäre sind mit einer Antioxidationsschicht bedeckt.
Der wärmegedämmte Behälter der Heizung ist vorteilhafterweise mit Doppelwand ausgebildet, die einen Raum zur Befüllung mit einem wärmedämmenden Material definiert.
Der Wärmedämmungsraum umfaßt vorteilhafterweise ein enertes Gas bei einem Druck, der im Bereich des Drucks des Motorfluides in der Heizung H. T. liegt.
Die volle transversale Basis umfaßt einen durchgehenden axialen Durchgang, für die Achse des Turbinenrades.
Der Kompressor besitzt ein zentrifugales Radialrad, wobei das Rad außerhalb des Behälters der Heizung montiert ist, befestigt an der Turbinenachse.
Die Maschine gemäß der Erfindung umfaßt einen Kühler für das entspannte Motorfluid am Ausgang des Wärmetauschers/-speichers, montiert zwischen dem Bereich unterhalb der Kanäle der zweiten Anordnung von Kanälen und dem Eingang des Kompressors.
Die Rotationsmaschine gemäß der Erfindung treibt einen Wechselstromgenerator an.
Der Kühler weist dabei vorzugsweise eine hohlzylindrische Form auf, angeordnet in der Längsverlängerung unterhalb der Kanäle der zweiten Anordnung von Kanälen, wobei der Wechselstromgenerator koaxial mit dem Kühler angeordnet ist, im zentralen leeren Raum des Kühlers.
In einer Ausführungsform ist der Wechselstromgenerator außerhalb des Behälters der Heizung angeordnet und zwischen der vollen transversalen Basis und dem Kompressor. Der Kompressor und die Turbine sind dabei beidseits des Wechselstromgenerators angeordnet.
In einer anderen Ausführungsform ist das radiale Zentrifugalrad des Kompressors außerhalb des Behälters der Heizung montiert und in der Nähe der transversalen Basis der Heizung H. T., wobei die volle transversale Basis H. T. einen konstitutiven Teil der Einrichtungen der radialen Verbindung zwischen dem Ausgang des Kompressors und dem Bereich oberhalb der Kanäle der ersten Anordnung von Kanälen bildet. Der Kompressor und die Turbine sind dabei auf der selben Seite des Wechselstromgenerators montiert.
Vorteilhafterweise sind die Lager bei der einen oder anderen Ausführungsform sowie der axiale Anschlag der gemeinsamen Achse in dem Wechselstromgenerator vorgesehen. Bei dieser Anordnung sind der Kompressor und die Turbine vortragend montiert und die Lager sowie der Anschlag sind in dem kalten Teil der Maschine angeordnet.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Antriebssystem mit einer Rotationsmaschine gemäß der oben zitierten Beschreibung.
Der Wechselstromgenerator erzeugt die Elektrizität, die direkt oder indirekt elektrische Motoren für den Antrieb speist.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Fahrzeug, das mit einem Antriebssystem wie oben beschrieben versehen ist.
Eine erste Reihe von Vorteilen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der besonderen Anordnung der konstitutiven Elemente der Rotationsmaschine. Diese Anordnung ermöglichte:
Eine deutliche Verringerung der Axiallänge der Maschine und eine wesentliche Verringerung der allgemeinen Abmessungen der Maschine.
Eine Reduktion der Verbindungswege des Motorfluides zwischen den unterschiedlichen konstituierenden Elementen und somit eine Reduktion der durch diese Wege induzierte Ladungsverluste. Eine Reduktion der thermischen Verluste durch die Verwendung der über die Struktur der Heizung diffundierte Wärme in den Wärmetauscher/-speicher.
Bei einer zweiten vorgeschlagenen Ausführungsform ermöglichte die Anordnung der Turbine und des Kompressors eine Verringerung der Risiken der Dichtungsverluste durch eine Reduzierung der Druckdifferenzen beidseits gewisser Wandungen:
Die Zuführung des Motorfluides in den Kompressor kann vorteilhafterweise bei atmosphärischem Druck folgen, da keine Druckdifferenz zwischen dem Zugang des Kompressors und der Umgebung besteht;
der Ausgang des Kompressors hat eine gemeinsame Wandung mit der Heizung, so daß der Ausgangsdruck des Kompressors im wesentlichen gleich dem Druck in der Heizung ist und im Eingang der Turbine, so daß wie vorhergehend die Druckdifferenz quasi Null ist;
bei der Ausführungsform der Heizung mit Doppelwandung ist der resultierende Raum, der das wärmedämmendere Material enthält, mit einem enerten Schutzgas bei dem Druck der Heizung gefüllt, so daß wie vorhergehend die Druckdifferenz quasi Null ist. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem inerten Gas um das selbe, wie das Motorfluid.
Die Eingrenzung des inerten Schutzgases erfolgt innerhalb der externen Wände der Doppelwandung, wobei die externen Wandungen mittlere Temperaturen (≤ 1000ºC) haben.
Eine Maschine gemäß der Erfindung ist leise gegenüber einer Maschine derselben Leistung jedoch mit offenem Zyklus. Dies resultiert im wesentlichen daraus, daß die Maschine gemäß der Erfindung zumindest zehnmal weniger Luft konsumiert als eine Maschine mit offenem Zyklus und daraus, daß diese Luft ausschließlich der Verbrennung dient und in die Verbrennungskammer im wesentlich bei Umgebungsdruck und bei geringer Geschwindigkeit zugeführt wird.
Der Lastwiderstand des Verbrennungsgases beim Entweichen liegt in den selben Proportionen zwischen den zwei Stufen der Turbine.
Die Geschwindigkeiten des Verbrennungsgases beim Entweichen sind ebenfalls sehr gering bei den geschlossenen Zyklen gegenüber den offenen Zyklen.
Andere Vorteile und Charakteristika der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgt, darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Rotationsmaschine gemäß der Erfindung;
die Fig. 2 und 3 schematische, vergrößerte Ansichten der Details II und III der Ansicht der Fig. 1;
Fig. 4 ist eine schematische Teilansicht im Transversalschnitt gemäß der Linie IV-IV der Ansicht nach Fig. 1;
Fig. 5 ist eine schematische Teilansicht im Transversalschnitt gemäß der Linie V-V der Ansicht nach Fig. 1;
Fig. 6 ist eine schematische Teilansicht im Transversalschnitt gemäß der Linie VI-VI der Ansicht nach Fig. 1;
Fig. 7 ist eine schematische Teilansicht in Vergrößerung der Ansicht nach Fig. 5.
Die Erfindung betrifft eine Rotationsmaschine mit geschlossenem Brayton-Zyklus. In der folgenden Beschreibung sind die Begriffe oberhalb und unterhalb bezüglich der Zirkulationsrichtung des Fluides zu verstehen, das in den betrachteten Elementen zirkuliert. In der Folge der Beschreibung wird der Begriff Motorfluid benutzt, um das Gas oder die Gasmischung zu beschreiben, die in dem geschlossenen Kreislauf der Maschine gemäß der Erfindung zirkuliert. Die Rotationsmaschine mit geschlossenem Brayton-Zyklus gemäß der Erfindung umfaßt:
einen dichten Kreislauf, in dem ein Motorfluid zirkuliert, wobei der Kreislauf umfaßt:
einen Kompressor 1, um das Motorfluid zu komprimieren;
unterhalb des Kompressors 1 einen Wärmetauscher/-speicher 2, der hohlzylindrisch ist, um das komprimierte Motorfluid 100 vorzuwärmen;
unterhalb des Wärmetauschers/-speichers 2 eine Hochtemperaturheizung (H. T.) 3 um das vorgewärmte, komprimierte Motorfluid 101 auf eine hohe Temperatur zu erwärmen;
unterhalb der Heizung H. T. 3 eine Turbine 4, die mechanische Energie erzeugt, durch Entspannung des komprimierten Motorfluides H. T. 102, mittels der Turbine 4;
unterhalb und in Axialverlängerung der Turbine 4 eine Entweichungsleitung 5 für das entspannte Motorfluid H. T. 103.
Unterhalb der Entweichungsleitung 5 durchläuft der Kreislauf den Wärmetauscher -speicher 2 wo das entspannte Motorfluid H. T. 103 als Wärmequelle dient.
Das entspannte Motorfluid H. T. 103 wird in dem Wärmetauscher/-speicher 2 teilweise gekühlt. Am Ausgang des Wärmetauschers/-speichers 2 tritt das teilweise gekühlte, entspannte Motorfluid 104 in einen Kühler 6 ein, wobei der Kühler 6 den Kreislauf zum Eingang des Kompressors 1 schließt, dem er ein entspanntes, kaltes Motorfluid 105 zuführt.
Gemäß einer Eigenschaft der Erfindung hat die Heizung 3 eine allgemeine hohlzylindrische Form und ist koaxial zwischen die axiale Anordnung 4, 5 Turbine/ Entweichungsleitung und Wärmetauscher/-speicher 2 eingeschoben.
Diese kluge Anordnung ermöglicht es, die axiale Länge des warmen Teiles der Rotationsmaschine gegenüber bekannten Maschinen dieser Art deutlich zu reduzieren.
Um darüber hinaus die Wege des Motorfluides zu optimieren und die allgemeinen Abmessungen der Maschine zu verringern, durch Begrenzung der Verbindungsleitungen, umfaßt die Rotationsmaschine gemäß der Erfindung Verbindungen zwischen den konstituierenden Elementen, so daß, von oben nach unten, das Motorfluid im wesentlichen in einer ersten Längsrichtung in dem Wärmetauscher/-speicher 2 zirkuliert, in einer entgegengesetzten Richtung in der Heizung H. T. 3, in der ersten Richtung in der Anordnung Turbine/Entweichungsleitung 4, 5 und, wenn es als Wärmequelle 103 dient, in entgegengesetzter Richtung in dem Wärmetauscher/-speicher 2.
Anders gesagt wird das komprimierte Motorfluid 100 vorgewärmt, in dem es durch den Wärmetauscher/-speicher 2 zirkuliert; angekommen am Ausgang des Wärmetauschers/- speichers 2 erfährt das vorgewärmte, komprimierte Motorfluid 101 eine Wendung um 180º und verteilt sich in umgekehrter Richtung im inneren der Heizung H. T. 3; angekommen am Ausgang der Heizung H. T. 3 erfährt das komprimierte Motorfluid H. T. 102 eine Wendung um 180º und verteilt sich in der ursprünglichen Richtung über die Turbine 4 und die Entweichungsleitung 5; schließlich angekommen am Ende der Entweichungsleitung 5 erfährt das entspannte Motorfluid H. T. 103 eine Wendung um 180º und verteilt sich in umgekehrter Richtung in dem Wärmetauscher/-speicher, hier als Wärmequelle.
Die Heizung H. T. 3 umfaßt einen hohlzylindrischen Heizkörper 7, der eine radiale Dicke aufweist, die von Längskanalisationen 8 zur Zirkulation des vorgewärmten, komprimierten Motorfluides 101 durchdrungen ist; und
Einrichtungen 9 zur Erzeugung einer Quelle H. T., um das vorgewärmte, komprimierte Motorfluid 101 auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, das in den Kanalisationen 8 zirkuliert.
Die durchlaufenden Kanalisationen 8 sind oberhalb mit dem Wärmetauscher/-speicher 2 über radiale Versorgungseinrichtungen 10a, 10b der Heizung H. T. 3 mit vorgewärmten, komprimierten Motorfluid 101 verbunden und, unterhalb, mit dem Eingang der Turbine 4 über radiale Verteilungseinrichtungen 11a, 11b des komprimierten Motorfluides H. T. 102.
Die radialen Versorgungseinrichtungen können beispielsweise radiale Öffnungen 10a, fassen, die den Wärmetauscher -speicher 2 mit einem ringförmigen Versorgungselement 1 Ob verbinden, das oberhalb der Kanalisationen 8 (Fig. 1) angeordnet ist.
Die radialen Distributionseinrichtungen des komprimierten Motorfluides H. T. 102 können gleichfalls beipielsweise einen Kollektorring 11b umfassen, der unterhalb der Kanalisationen 8 angeordnet ist sowie ein radiales Fenster 11a, das den Kollektorring mit dem Eingang der Turbine 4 (Fig. 1) verbindet.
Vorteilhafterweise kann das radiale Fenster 11a Leitschaufeln umfassen, die dazu dienen, das komprimierte Motorfluid H. T. in optimaler Weise auf die Räder der Turbine zu lenken.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Turbine 4 eine Radialturbine mit radialem Zentripetalrad 12. Dabei kann es für Leistungen größer als 500 Kilowatt interessant sein, eine axiale Turbine mit einer oder mehreren Stufen zu verwenden.
Die Einrichtungen zur Erzeugung der Quelle H. T. 9 umfassen einen Verbrennungskreislauf unabhängig vom dichten Kreislauf des Motorfluides. Bei einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform umfaßt der Verbrennungskreislauf hohle Längsflammröhren 13 in der radialen Dicke des Heizkörpers 7, Distributoren 14 für die entflammbare Mischung 200 in den Flammröhren 13 und Entweichungseinrichtungen 15 für das Verbrennungsgas 201, das aus der Verbrennung der entflammbaren Mischung 200 stammt.
In dem Heizkörper 7 ist die Zirkulationsrichtung des vorgewärmten, komprimierten Motorfluides 101 oder H. T. 102 vorteilhafterweise dieselbe, wie die Zirkulationsrichtung der entflammbaren Mischung 200.
Bei einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, umfaßt der Verbrennungskreislauf Längsradiatorröhren, die in hohlen Längsbohrungen der radialen Dicke des Heizkörpers angeordnet sind, Distributoren der entflammbaren Mischung in den Radiatorröhren und Einrichtungen zur Entweichung des Gases der Verbrennung, das aus der Verbrennung der entflammbaren Mischung stammt. Das bekannte Funktionsprinzip der Radiatorröhren ist das folgende: Eine Radiatorröhre wird aus einer Innenröhre gebildet, die von einer äußeren Röhre umgeben ist. Die Innenröhre dient der Verteilung der entflammbaren Mischung in der Radiatorröhre, die äußere Röhre hat das Ziel, das Verbrennungsgas in dichter Weise gegenüber dem Heizkörper zu halten und den Transfer der Wärme über Strahlung auf den Heizkörper sicherzustellen.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind die Flammröhren 13 in radialen Serien 16 gleich verteilt angeordnet und die Einrichtungen 15 zur Entweichung des Verbrennungsgases umfassen einen Radialkollektor 17 für jede radiale Serie 16, der den Flammröhren 13 der betroffenen radialen Serie 16 gemein ist, angeordnet unterhalb des Heizkörpers 7, wobei jeder radialer Kollektor 17 zumindest ein radiales Ende 18 hat, das in einem koaxialen Kranz 19a, 19b Zurückführung des Entweichungsgases 201 zum oberen Bereich des Heizkörpers 7 mündet (Fig. 1, 2, 4, 5, 7).
Der Heizkörper umfaßt zwei koaxiale Kränze 19a, 19b zur Rückführung, einen entfernten Kranz 19a und einen naheliegenden Kranz 19b.
Die Fig. 7 zeigt die Struktur des Heizkörpers 7 gemäß der Erfindung im teilweisen Transversalschnitt.
In der Fig. 1 befinden sich die Kanalisationen 8 nicht in dimensionalem Bezug zur Maschine. Hierzu bezieht man sich auf die Fig. 2 und 3 im Detail, die denselben Maßstab haben.
Jeder Distributor 14, wie in der Fig. 1 dargestellt, umfaßt eine Brennstoffzuleitung 61 und eine Luftzuleitung 62 und einen Mischer 63, um die entflammbare Mischung 200 zu bilden. Vorzugsweise ist der Kühler 6 des Motorfluides ein Luftkühler und die Luft der entflammbaren Mischung 200 wird vorgewärmt durch Entnahme von warmer Luft am Ausgang des Kühlers. Vorzugsweise umfaßt der Versorgungskreislauf mit Luft ein Gebläse, das die Luft unter leichtem Überdruck gegenüber dem atmosphärischem Druck setzt.
Der Wärmetauscher -speicher 2 hat eine allgemeine hohlzylindrische Form, in dessen radialer Dicke zumindest zwei Anordnungen von Längskanälen zur Zirkulation ausgebildet sind, die gegeneinander dicht sind.
Jeder Kanal 20 der ersten Anordnung von Kanälen ist im oberen Bereich mit dem Ausgang des Kompressors 1 verbunden und im unteren Bereich mit Längskanalisationen 8 zur Zirkulation des vorgewärmten, komprimierten Motorfluides 101.
Jeder Kanal 21 der zweiten Anordnung von Kanälen ist im oberen Bereich mit dem Ausgang der Entweichungsleitung 5 des entspannten Motorfluides H. T. 103 verbunden und unterhalb, mit dem Kühler 6.
In den in Figuren dargestellten Ausführungsformen umfaßt der Wärmetauscher -speicher 2 eine dritte Anordnung von Längskanälen zur Zirkulation.
Jeder Kanal 22 der dritten Anordnung von Kanälen bildet einen Teil der Entweichungseinrichtungen 15 des Verbrennungsgases 201, das aus der Verbrennung der entflammbaren Mischung 200 stammt.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist jeder Kanal 22 der dritten Anordnung von Kanälen mit Rückführungskränzen 19a, 19b verbunden.
Bei dem Wärmetauscher -speicher, wie in den Figuren dargestellt, bilden die Kanäle 20, 21, 22 alternierende Viertel des Wärmetauschers/-speichers. Anders gesagt die radiale Dicke des Wärmetauschers/-speichers ist leer und umfaßt eine Mehrzahl von radialen Wänden, die alternativ einen der Kanäle 20, 21, 22 definieren.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante umfaßt der Wärmetauscher/-speicher einen Ringwärmetauscher, dessen Ende in der Axialverlängerung der Rotationsmaschine liegt, umfassen radiale Räume, die Teile der Entweichungseinrichtungen des Verbrennungsgases sind, abwechselnd mit radialen Räumen, die für einen Durchtritt der vorgewärmten Luft dienen, notwendig für die entflammbare Mischung, für eine zweite Wiedererwärmung.
Die Heizung H. T. umfaßt ein wärmegedämmtes Gehäuse mit einer lateralen Außenwand 23, einer lateralen Innenwand 24 und einer transversalen Ringbasis 25 und einer transversalen vollen Basis 26.
Die äußere Lateralwand 23 der Heizung H. T. bildet die laterale Innenwand des Wärmetauschers/-speichers 2 und weist radiale Öffnungen zur Verbindung 27, 28 zwischen jeweils den Rückführungsgrenzen 19a, 19b und einem Ring 29 zur Versorgung der Kanäle 22 der dritten Anordnung von Kanälen auf (Fig. 4 oberer Teil) und, im oberen Bereich der Kanäle 20 der ersten Anordnung von Kanälen auch einen Versorgungsring 30, der oberhalb des ringförmigen Versorgungselementes 1 Ob der Kanalisationen 8 angeordnet ist (Fig. 4 unterer Bereich).
Die laterale Innenwand 24 der Heizung H. T. 3 bildet die laterale Wand der Entweichungsleitung 5 und den Stator der Turbine 4 und weist das radiale Fenster 11a auf, das den Kollektornng 11b unterhalb der Kanalisationen 8 mit dem Eingang der Turbine 4 verbindet.
Die transversale Ringbasis 25 bildet, mit dem Außenbehälter 31 der Maschine, einen radialen Durchtritt 32 zwischen der Entweichungsleitung 5 und dem oberen Bereich der Kamine 22 der zweiten Anordnung der Kamine.
Der warme Teil der Maschine (< 1000ºC), d. h. das wärmegedämmte Gehäuse der Heizung, der Heizkörper, der Stator der Turbine und das Turbinenrad bestehen vorteilhafterweise aus einem Karbonmaterial. Beispielsweise aus dichtem Graphit.
Das dichte Graphit hat gute mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen in dem Maße, in dem es nicht einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt wird. Darüber hinaus ist es günstig und läßt sich leicht bearbeiten.
Um die Oxidationsprobleme zu vermeiden, ist das dichte Graphit mit SiC in zumindest den Teilen beschichtet, die einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt sind. Diese Teile sind in erster Linie der Verbrennungskreislauf 9 und in dem Maße, in dem ein chemisch nicht neutrales Motorfluid gewählt ist, die warmen Teile des geschlossenen Kreislaufes des Motorfluides. Beispielsweise aber nicht begrenzend kann das dichte Graphit mit SiC (Siliciumcarbid) beschichtet sei.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Motorfluid um ein chemisch neutrales Gas vom Typ Argon oder eine Mischung von neutralen Gasen oder ein Äquivalent.
Aus diesem Grunde besteht bezüglich der warmen Teile des geschlossenen Kreislaufes der Zirkulation des Motorfluides keine Notwendigkeit zum Schutz durch eine antioxidierende Beschichtung. Ebenso kann das Turbinenrad aus Graphit ohne Beschichtung bestehen.
Der wärmegedämmte Behälter der Heizung kann eine Doppelwandung aufweisen, die einen Raum zur Befüllung mit einem wärmedämmenden Material 50 definiert. Die Innenwandung kann aus Graphit bestehen, das mit einem Antioxidationsmittel zumindest in den Teilen beschichtet ist, wo es aus den oben genannten Gründen notwendig ist.
Der Wärmedämmungsraum aus den Oxidationsgründen wie vorher genannt, kann neben dem wärmedämmenden Material ein inertes Gas 51 vom Typ Argon enthalten. Vorzugsweise hat das inerte Gas 50 einen Druck, der im Bereich des Druckes des Motorfluides in der Heizung H. T. liegt. Diese letzte Eigenschaft ermöglicht es, die Risiken eines Dichterisses zwischen dem Gehäuse mit Doppelwandungen und dem geschlossenen Kreislauf des Motorfluides zu begrenzen. Darüber hinaus ermöglicht es diese Technik ebenfalls, die mechanischen Belastungen zu reduzieren und somit, die Wandungen dünner zu halten. Die Verwendung eines chemisch neutralen Gases in dem Wärmedämmungsraum ermöglicht die Verwendung von Graphitfilz als Wärmedämmungsmaterial.
Da das Graphit porös ist, ist das Gas 51, das in dem Wärmedämmungsraum enthalten ist, bei der bevorzugten Ausführungsform das gleiche, wie das Motorfluid. Somit, da das Gas dasselbe ist und denselben Druck aufweist, gibt es keine Diffusion aus dem Wärmedämmungsraum in den geschlossenen Kreislauf oder umgekehrt.
Dabei müssen gewisse Teile des geschlossenen Kreislaufes leider vollständig dicht gegenüber dem Wärmedämmungsraum sein. Dies ist der Fall insbesondere bei dem radialen Fenster 11a und dem Stator der Turbine. Hierzu kann das Graphit mit Pyrokarbon beschichtet sein.
Darüber hinaus können die Kanalisationen 8 vorzugsweise mit Pyrokarbon beschichtet sein, um eine Diffusion des Motorgases in die Flammröhren 13 zu vermeiden.
Die Maschine gemäß der Erfindung, wie in der Fig. 1 dargestellt, ist dazu bestimmt, einen Wechselstromgenerator anzutreiben.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hat der Kühler 6 eine hohlzylindrische Form, angeordnet in der Längsverlängerung unterhalb der Kanäle 21 der zweiten Anordnung von Kanälen, und der Wechselstromgenerator 40 ist koaxial mit dem Kühler 6 in dem zentralen leeren Raum 41 des Kühlers 6 angeordnet.
Die volle transversale Basis 26 des Behälters der Heizung H. T. umfaßt einen durchgehenden axialen Durchgang 33, für die Achse des Turbinenrades 12. Vorzugsweise wird die Dichtheit sichergestellt über eine Labyrintheinrichtung (nicht dargestellt).
Dieser dichte, durchgehende axiale Durchgang 33 ermöglicht es, den Kompressor und den Wechselstromgenerator 40, die durch die Achse des Turbinenrades angetrieben werden, außerhalb des Heizungsbehälters zu montieren, d. h. außerhalb des Teiles H. T. der Maschine.
Der in der Fig. 1 dargestellte Kompressor 1 besitzt ein radiales Zentrifugalrad 34. Für Leistungen größer als 800 Kilowatt ist es bevorzugt, einen einstufigen oder mehrstufigen Axialkompressor zu verwenden.
Bei dem Anordnungsmodus, der in der Fig. 1 dargestellt ist, ist das Rad 34 außerhalb des Heizungsbehälters 3 montiert, befestigt an der Achse der Turbine 4. Vorzugsweise wird die Dichtheit des Einganges des Kompressors über eine Labyrinthvorrichtung sichergestellt (nicht dargestellt), die an der Achse montiert ist.
Das radiale Zentrifugalrad 34 des Kompressors, montiert außerhalb des Heizungsbehälters H. T., befindet sich in der Nähe der transversalen vollen Basis 26 der Heizung H. T. 3. Die transversale volle Basis 26 der Heizung H. T. 3 ist ein konstituierendes Teil der Einrichtungen zur radialen Verbindung zwischen dem Ausgang des Kompressors und dem Bereich oberhalb der Kanäle 20 der ersten Anordnung von Kanälen.
Die Anordnung der Turbine und des Kompressors ermöglicht eine Verringerung der Risiken von Dichtheitsverlusten und reduziert die Druckdifferenzen beidseits gewisser Wände:
Der Zugang des Motorfluides in den Kompressor kann bei Umgebungsdruck erfolgen, so daß keine Druckdifferenz zwischen dem Zugang des Kompressors und der Umgebung besteht;
der Ausgang des Kompressors hat eine Wandung gemeinsam mit der Heizung, so daß der Druck am Ausgang des Kompressors im wesentlichen gleich dem Druck in der Heizung ist und in der Turbine, wobei, wie vorhergehend, der Druckunterschied quasi Null ist.
In einer anderen Posititionierungsweise (nicht dargestellt) ist der Wechselstromgenerator außerhalb des Behälters der Heizung angeordnet und zwischen der transversalen vollen Basis und dem Kompressor.
Der Wechselstromgenerator 40 ist vorzugsweise ein schneller Wechselstromgenerator, der direkt von der Achse der Turbine mit der Rotationsgeschwindigkeit der Achse der Turbine angetrieben wird.
In der einen oder anderen der Positionierungsweisen umfaßt der Wechselstromgenerator, der im kalten Teil der Maschine angeordnet ist, die Lager und Anschläge, die für die gesamte Achse notwendig sind, welche dem Wechselstromgenerator, Kompressor/Turbine gemein ist. Der Kompressor und die Turbine sind dabei vorkragend, entweder auf derselben Seite des Wechselstromgenerators (erste Anordnungsweise) oder auf gegenüberliegenden Seiten des Wechselstromgenerators (zweite Anordnungsweise).
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Antriebssystem, umfassend eine Rotationsmaschine, wie oben beschrieben.
Der Wechselstromgenerator erzeugt die Elektrizität, welche direkt oder indirekt (mittels Akkumulatorbatterien) elektrische Antriebsmotoren versorgt.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Fahrzeug, das mit einem derartigen Antriebssystem versehen ist. Beispielsweise, aber nicht begrenzend, ein Kommunaltransportfahrzeug vom Typ Bus.
Es sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die beschriebene oder gezeigte Ausführungsform beschränkt ist, sondern darüber hinaus einer Vielzahl von Varianten zugänglich ist, die sich für den Fachmann ergeben, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere könnte man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, sämtliche Einrichtungen durch äquivalente Einrichtungen ersetzen. Beispielsweise können die Einrichtungen zur Erzeugung der Quelle H. T. oder die entflammbare Mischung oder die verwendeten Materialien modifiziert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere die verwendeten Karbonmaterialien können glasiges Karbon oder karbonfaserverstärktes Graphit sein, etc.

Claims

1. Rotationsmaschine mit geschlossenem Brayton-Zyklus, umfassend:

einen dichten Kreislauf, in dem ein Motorfluid (100, 101, 102, 103, 104, 105) zirkuliert, wobei der Kreislauf umfaßt:

einen Kompressor (1) um das Motorfluid (105) zu komprimieren;

unterhalb des Kompressors (1) einen hohlen, zylindrischen Rückgewinnungstauscher (2), um das komprimierte Motorfluid (100) vorzuwärmen;

unterhalb des Rückgewinnungstauschers (2) eine Heizung (3) um das vorgewärmte, komprimierte Motorfluid zu erwärmen (101);

unterhalb der Heizung (3) eine Turbine (4) zur mechanischen Erzeugung von Energie durch Entspannung des komprimierten Motorfluides H. T. (102) über die Turbine (3);

unterhalb der Turbine eine Entweichungsleitung (5) für das entspannte Motorfluid H. T. (103);

wobei das entspannte Motorfluid H. T. (103) eine Wärmequelle des Rückgewinnungstauschers (2) ist, wobei die Heizung (3) eine im allgemeinen hohlzylindrische Form hat und koaxial zwischen die axiale Anordnung (4, 5) Turbine/Entweichungsleitung und den Rückgewinnungstauscher (2) geschoben ist, wobei die Maschine Einrichtungen zur Verbindung (10a, 10b, 11a, 11b, 32) zwischen Elementen oberhalb wie auch unterhalb umfaßt, wobei das Motorfluid im wesentlichen in eine Längsrichtung in den Rückgewinnungstauscher (2) zirkuliert, in der entgegengesetzten Richtung in der Heizung (3), in der ersten Richtung in der Anordnung (4, 5) Turbine/Entweichungsleitung, und, als Wärmeleitung (3) in entgegengesetzter Richtung in dem Rückgewinnungstauscher (2),

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Heizung (3) eine H.T.-Heizung ist, die einen hohlzylindrischen Heizkörper (7) umfaßt, mit einer radialen Dicke, die durch Längskanalisationen (8) für die Zirkulation des komprimierten, vorgewärmten Motorfluides (101) durchdrungen ist, Einrichtungen (9) zur Erzeugung einer Quelle H. T. für die Erwärmung des vorgewärmten, komprimierten Motorfluides (101) auf eine hohe Temperatur, welches in den Kanalisationen (8) zirkuliert, wobei die Kanalisation (8) oberhalb des Rückgewinnungstauschers (2) über radiale Versorgungseinrichtungen (10a, 10b) der Heizung mit vorgewärmtem, komprimiertem Motorfluid (101) verbunden sind, und unterhalb, am Eingang der Turbine (4) über radiale Einrichtungen (11a, 11b) zur Distribution des komprimierten Motorfluides H. T. (102),

wobei die Einrichtung (9) zur Erzeugung der Quelle H. T. einen von dem dichten Kreislauf des Motorfluides unabhängigen Verbrennungskreislauf umfaßt, wobei der Verbrennungskreislauf Längsröhren (13) in der radialen Dicke des Heizungskörpers (7) umfaßt, Distributoren (14) einer entflammbaren Mischung (200) in den Längsröhren (13) und Entweichungseinrichtungen (15) für das Verbrennungsgas (201) das aus der Verbrennung der entflammbaren Mischung (200) resultiert.

2. Rotationsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsröhren der Quelle H. T. Radiatorröhren umfaßt, die in Längshohlbohrungen in der radialen Dicke des Heizungskörpers (7) angeordnet sind.

3. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsröhren der Quelle H. T. hohle Längsflammröhren (13) in der radialen Dicke des Heizungskörpers (7) umfaßt.

4. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entweichungsleitung (5) für das entspannte Motorfluid H. T. (103) in der Axialverlängerung der Turbine (4) liegt.

5. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (4) eine Radialturbine mit radialem Zentripetalrad (12) ist.

6. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, in dem Heizungskörper (7), die Zirkulationsrichtung des Motorfluides (101) dieselbe ist, wie die Zirkulationsrichtung der entflammbaren Mischung (200).

7. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgewinnungstauscher (2) eine allgemeine hohlzylindrische Form hat, in dessen radialer Dicke zumindest zwei Anordnungen von Längszirkulationswegen ausgebildet sind, die gegeneinander dicht sind, wobei jeder Weg (20) der ersten Anordnung von Wegen oberhalb mit dem Ausgang des Kompressors (1) verbunden ist, und, unterhalb, mit Kanalisationen (8) der Zirkulation des vorgewärmten, komprimierten Motorfluides (101), wobei jeder Weg (21) der zweiten Anordnung von Wegen oberhalb mit dem Ausgang der Entweichungsleitung (5) des entspannten Motorfluides H. T. (103) verbunden ist, und, unterhalb, mit einem Kühler (6).

8. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgewinnungstauscher einen ringförmigen Tauscher umfaßt, dessen Ende in der axialen Verlängerung der Rotationsmaschine liegt, enthaltend radiale Räume, die Teil der Entweichungseinrichtungen für das Verbrennungsgas sind, abwechselnd mit radialen Räumen, die für den Durchtritt von Luft der zu erwärmenden entflammbaren Mischung bestimmt sind.

9. Rotationsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgewinnungstauscher (2) eine dritte Anordnung von Längswegen für die Zirkulation umfaßt, die gegeneinander dicht sind, wobei jeder Weg (22) der dritten Anordnung von Wegen Teil der Entweichungseinrichtung (15) des Verbrennungsgases (201) ist, das aus der Verbrennung der entflammbaren Mischung (200) resultiert.

10. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammröhren (13) in gleichverteilten radialen Serien (16) angeordnet sind und die Entweichungseinrichtung (15) für das Verbrennungsgas (201) einen radialen Kollektor (17) umfasst, für jede radiale Serie (16), der den Flammröhren (13) der betroffenen radialen Serie (16) gemein ist, angeordnet oberhalb des Heizungskörpers (7), wobei jeder radiale Kollektor (17) zumindest ein radiales Ende (18) aufweist, das in einen koaxialen Kranz (19a, 19b) für die Rückführung des Entweichungsgases (201) zu dem Heizungskörper (7) mündet, wobei der Rückführungskranz (19a, 19b) mit den Wegen (22) der dritten Anordnung von Wegen verbunden ist.

11. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung H. T. (3) eine wärmedämmende Einfassung mit einer externen lateralen Wand (23) umfaßt, mit einer internen lateralen Wand (24), einer ringförmigen transversalen Basis (25) und einer gefüllten transversalen Basis (26); wobei die externe laterale Wand (23) der Heizung H. T. (3) die interne laterale Wand des Rückgewinnungstauschers (2) bildet und radiale Öffnungen (28) aufweist, zur Verbindung der Oberseite der Wege (20) der ersten Anordnung von Wegen; wobei die laterale interne Wand (24) der Heizung H. T. (3) die laterale Wand der Entweichungsleitung (5) bildet und den Stator der Turbine (4) und ein radiales Fenster (11a) zur Verbindung zwischen der Heizung H. T. (3) und dem Eingang der Turbine (4) aufweist; wobei die ringförmige, transversale Basis (25) mit der äußeren Hülle (31) der Maschine einen radialen Durchgang (32) bildet, zwischen der Entweichungsleitung (5) und dem Bereich oberhalb der Wege (21) der zweiten Anordnung von Wegen.

12. Rotationsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmedämmende Hülle der Heizung und/oder der Heizungskörper und/oder das Turbinenrad aus einem Karbonmaterial sind.

13. Rotationsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturteile der wärmedämmenden Hülle der Heizung und/oder des Heizkörpers und/oder des Turbinenrades in Kontakt mit einer oxidierenden Atmosphäre mit einer antioxidierenden Beschichtung versehen sind.

14. Rotationsmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß gewisse Teile der Heizung H. T. (3) und/oder der Turbine (4) mit PyroCarbon beschichtet sind.

15. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmedämmende Hülle der Heizung eine doppelte Wandung hat, die einen Raum zur Befüllung mit einem wärmedämmenden Material (50) definiert.

16. Rotationsmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmedämmende Raum ein inertes Gas (51) enthält, bei einem Druck in der Nähe des Druckes des Motorfluides in der Heizung H. T.

17. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorfluid ein Gas oder eine Mischung aus chemisch neutralem Gas ist.

18. Rotationsmaschine nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas (51) des wärmedämmenden Raumes dieselbe Zusammensetzung hat, wie das Motorfluid.

19. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die volle transversale Basis (26) einen Axialdurchgang (33) umfaßt, der durch die Achse des Turbinenrades geht.

20. Rotationsmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (1) ein radiales Zentrifugalrad (34) ist, wobei das Rad (34) an der Außenseite der Heizungshülle montiert ist, verbunden mit der Achse der Turbine (4).

21. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kühler (6) für das entspannte und teilweise gekühlte Motorfluid (104) umfaßt, montiert oberhalb der Wege (21), der Anordnung von Wegen und oberhalb des Kompressors (1).

22. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Alternator (40) antreibt.

23. Rotationsmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (26) eine hohlzylindrische Form hat, angeordnet in der Längsverlängerung unterhalb des Weges (21) der zweiten Anordnung von Wegen, wobei der Alternator (40) koaxial mit dem Kühler (6) angeordnet ist im zentralen leeren Raum (41) des Kühlers (6).

24. Rotationsmaschine nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Alternator (40) außerhalb der Heizungshülle angeordnet ist und zwischen der vollen transversalen Basis (26) und dem Kompressor (1).

25. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Zentrifugalrad (33) des Kompressors (1) montiert an der Außenseite der Heizungshülle H. T. in der Nähe der vollen transversalen Basis (26) der Heizung H. T. (3) ist, wobei die volle transversale Basis (26) der Heizung H. T. (3) einen konstitutiven Teil der radialen Verbindungseinrichtungen zwischen dem Ausgang des Kompressors (1) und dem Bereich oberhalb der Wege (20) der ersten Anordnung von Wegen ist.

26. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Alternator (40) Lager und axiale Anschläge der Achse umfaßt, die der Turbine (4) dem Kompressor (1) und dem Alternator (40) gemein ist.

27. Antriebssystem mit einer Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 26.

28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Alternator (40) die Elektrizität generiert, die direkt oder indirekt die elektrischen Motoren für den Antrieb speist.

29. Fahrzeug, versehen mit einem Antriebssystem gemäß Anspruch 27 oder 28.