EP1954916A2 - Wasser-explosions-motor, verfahren und vorrichtung - Google Patents

Wasser-explosions-motor, verfahren und vorrichtung

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EP1954916A2
EP1954916A2 EP06818109A EP06818109A EP1954916A2 EP 1954916 A2 EP1954916 A2 EP 1954916A2 EP 06818109 A EP06818109 A EP 06818109A EP 06818109 A EP06818109 A EP 06818109A EP 1954916 A2 EP1954916 A2 EP 1954916A2
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EP
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water
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drive shaft
steam
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Manfred Büsselmann
& Sohn Internationaler Lizenzhandel Kg Mantel
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BUESSELMANN, MANFRED
Hermes Ges F Komm Marketing & Unternehmensberat
Mantel und Sohn internationaler Lizenzhandel KG
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MANTEL SOHN INTERNATIONALER LI
Mantel und Sohn internationaler Lizenzhandel KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/22—Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C2/00—Rotary-piston engines
    • F03C2/30—Rotary-piston engines having the characteristics covered by two or more of groups F03C2/02, F03C2/08, F03C2/22, F03C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members

Definitions

  • the conventional gasoline or diesel combustion engine not only produces harmful emissions, but also about 50% of the fuel to heat during combustion, which does not drive the engine, but must be destroyed by cooling to the engine not to overheat.
  • the engines require a comprehensive, technical effort for crankshaft, camshaft and valves which cause costs, wear and weight.
  • the aim of the present invention is to provide a method and an apparatus to overcome the disadvantages of internal combustion engines. She achieves this with a water explosion and a suitable engine. Water is injected with high pressure into a hot medium, so that it breaks 3 small droplets in l ⁇ m, which immediately explode into superheated steam. This innovative process eliminates almost all negative side effects of internal combustion engines.
  • a heated to several 100 ° C medium is passed into the engine, in the water, which was pressurized with 1500 bar pressure is injected (claim Ia and Ib).
  • the entire motor is enclosed in an insulating capsule.
  • the engine is thus optimally in an operating temperature of several 100 ° Celsius (claim 5).
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view through housing and rotary rotor, and the drive shaft and the connecting rod plate.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the housing block and the side wall
  • FIG. 4 shows a perspective view of the sealing rollers, the rotor and the drive shaft with inserted connecting rod plates
  • a circular cylinder (10) which is closed from both sides with a side wall (33) in which the bearing of the drive shaft (11) is arranged off-center, moves the rotary oscillation rotor (12).
  • the runner has the shape of an ellipse, which is sealed at both ends with a specially developed seal consisting of three rollers (13). Due to the eccentric arrangement of the drive shaft (11) in a circular cylinder (10), the rotor (12) must be of different lengths in each position of its rotation in order to ensure the seal to the cylinder wall. This task is fulfilled by the 3-roller seal (13), placed in 4 different positions of the circulation in Fig. Ia to Id.
  • a movable connecting rod plate (16) is connected by the drive shaft (11), which is connected to the runner and with which it oscillates. Translation movement can be to put the drive shaft in rotary motion.
  • Runner milled recess (17) shown as a dashed area, sweeps over the inlet (36) in its rotation. During this phase, the runner sucks the glowing burner gas into the ZyIInder Hurm.
  • What force develops steam is known from conventional steam engines.
  • n ⁇ x> ⁇ . ⁇ v ⁇ l / - ⁇ »sLw-f : i'Lc.J ⁇ amr ⁇ __ and medium (35) is permanently open. While the rotor in the chamber A is under vapor pressure, he presses in the opposite chamber B, the vapor-medium mixture. That means with every revolution of the wave two steam explosions took place.
  • the vapor-medium mixture after leaving the engine, passes through a suitable cooling device in which the vapor condenses back to water so that only hot air leaves the exhaust.
  • the glowing medium is generated by a suitable propane gas burner (53) or fuel oil burner.
  • the whole engine is enclosed with an insulating jacket (5JL) so that the heat of the burner is not immediately lost, but 'also heats the motor.
  • the engine should preferably maintain the working temperature of several hundred degrees Celsius and only the heat loss resulting from the evaporation of the water be used to drive the motor.
  • the energy consumption compared to conventional engines should be much lower and also the resulting exhaust gases through the continuous combustion of the fuel will be much lower in today's technology of the burner than the diesel or gasoline explosion engine.

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Description

Wasser-Explosions-Motor, Verfahren und Vorrichtung
Beim herkömmlichen Benzin- oder Diesel-Verbrennungs- Motor entstehen nicht nur schädliche Abgase, sondern auch ca. 50% des Kraftstoffes verwandeln sich beim Verbrennungsvorgang in Wärme, die nicht dem Antrieb des Motors dient, sondern durch Kühlung vernichtet werden muss um den Motor nicht zu überhitzen. Außerdem erfordern die Motoren einen umfangsreichen, technischen Aufwand für Kurbelwelle, Nockenwelle und Ven- tile die Kosten verursachen, Verschleiß unterliegen und Gewicht mit sich bringen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zustellen, die Nachteile der Verbrennungsmotoren zu überwinden. Sie erreicht dies mit einer Wasserexplosion und einem dafür geeigneten Motor. Wasser wird mit hohen Druck in ein heißes Medium eingedüst, sodass es in lμm3 kleine Tröpfchen zerreißt, die sofort explosionsartig in überhitzten Dampf übergehen. Dieses innovative Verfahren hebt fast alle negativen Begleiterscheinungen der Verbrennungsmotoren auf.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein auf mehrere 100°Celsius erhitztes Medium in den Motor geleitet, in das Wasser, das mit 1500 bar Druck beaufschlagt wurde eingedüst wird (Anspruch Ia und Ib) .
Nach unseren wissenschaftlichen Versuchen und den physikalischen Gesetzen wird das Wasser unter diesem Bedingungen sofort in lμm3 kleine Tröpfchen zerreißen, sodass aus lmm3 Wasser 1 Milliarde Tröpfchen entstehen. Die dadurch erzielte Vergrößerung der Was- seroberflache hat zur Folge, dass die Tröpfchen explosionsartig in überhitzten Dampf übergehen (An- sprucne" X tois~'/:; .
Es war erforderlich einen geeigneten Motor zu entwickeln, in welchem der Dampf Arbeit verrichten kann (Anspruch 3) .Der Dampf bewegt den Rotations-Transla- tions-Läufer eine Halbe Umdrehung der Antriebswelle vorwärts. Dann werden der Dampf und das heiße Medium vom Läufer durch die Auslassöffnung in der Seitenwand des Motors gedrückt, und der Dampf durch eine Kühlvorrichtung wieder zu Wasser kondensiert (Anspruch A) .
Damit keine Wärme unnötig verloren geht, ist der gesamte Motor, in einer Isolierkapsel eingeschlossen. Der Motor befindet sich also in optimaler Weise in einer Betriebstemperatur von mehreren 100°Celsius (Anspruch 5) .
Die erforderliche Konstruktion ist wie folgt konstruiert und wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der r/eigeϊugten äcnem'at-L^uiiexf^co.YnirruTry^ii erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig.l das Funktionsprinzip des Wasser-Explosions- Motors;
Fig.2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch Gehäuse und Rotations-Läufer, sowie der Antriebswelle und der Pleuel-Platte;
Fig.3 eine perspektivische Darstellung des Gehäuseblockes und der Seitenwand;
Fig.4 eine perspektivische Darstellung der Dicht- rollen, des Läufers und der Antriebswelle mit eingesteckten Pleuel-Platten
Fig.5 eine schematische, mögliche Anordnung des
Motors im Isolierkasten;
In einem kreisrunden Zylinder (10) , der von beiden Seiten mit einer Seitenwand (33) verschlossen ist, in der die Lagerung der Antriebswelle (11) außermittig angeordnet ist, bewegt sich der Rotations- Oszillations-Läufer (12) . Der Läufer hat die Form einer Elypse die an beiden Enden mit einer speziell entwickelten Dichtung aus drei Rollen (13) bestehend abgedichtet wird. Durch die außermittige Anordnung der Antriebswelle (11) in einem kreisrunden Zylin- der (10) muss der Läufer (12) in jeder Stellung seiner Rotation unterschiedlich lang sein um die Abdichtung zur Zylinderwand zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch die 3-Rollen-Dichtung (13) erfüllt, dar- gestellt in 4 unterschiedlichen Positionen des Umlaufes in Fig. Ia bis Id.
Durch die Antriebswelle (11) wird innerhalb des Läu- fers (12) , der in der Mitte einen Freiraum (14) besitzt, eine bewegliche Pleuel-Platte (16) gesteckt, die mit dem Läufer verbunden ist und mit der er seine Oszillations-Translation-Bewegung ausführen kann um die Antriebswelle in Drehbewegung zu ver- setzen.
In der Seitenwand (33) des Gehäuses (32) befinden sich die Öffnungen für Auslass von Dampf und Medium (35) sowie der Einlass für das heiße Medium (36) und für die Wassereinspritzung (37) , außerdem die Bohrung
(34) für die Lagerung der Antriebswelle. Der
Einlass für das erhitzte Medium (36) ist durch den
Läufer verschlossen und nur geöffnet, wenn die im
Läufer ausgefräste Vertiefung (17), als gestrichelte Fläche dargestellt, bei seiner Drehung über den Einlass (36) hinweg streicht. Während dieser Phase saugt der Läufer die glühenden Brennergase in den ZyIInderräum.
Die Einspritzung des Wassers mit einem Druck von ca. 1500 bar erfolgt wenn ausreichend heißes Medium in der Kammer A, die sich zwischen Läufer und Zylinderwand bildet vorhanden ist. Bevorzugt wenn der Läufer um 32°vorwärts gelaufen ist. (Fig. Ib)
Nach den physikalischen Gesetzen zerreißt das mit 1500 bar Druck eingespritzte Wasser im Medium, das unter Umweltdruck von ca. 1 bar Druck steht, in lμm3 kleine Tröpfchen. Das heißt aus lmm3 Wasser entstehen ca. 1 Milliarde Tröpfchen, die sich in dem auf mehrere 100° Celsius erhitzten Medium, sofort explosionsartig in überhitzten Dampf umwandeln. Welche Kraft Dampf entwickelt ist aus herkömmlichen Dampfmaschinen bekannt. n^x>α.Λv^l/-Λ»sLw-f:i'Lc.J^amrιξ__ und Medium (35) ist permanent geöffnet. Während der Läufer in der Kammer A unter Dampfdruck steht, presst er in der gegenüber- liegenden Kammer B das Dampf-Medium-Gemisch aus . Das bedeutet bei jeder Umdrehung der Welle haben zwei Dampfexplosionen stattgefunden. Das Dampf-Medium- Gemisch durchläuft, nachdem es den Motor verlassen hat eine geeignete Kühlvorrichtung in welcher der Dampf wieder zu Wasser kondensiert, so dass nur heiße Luft den Auspuff verlässt. Das glühende Medium wird durch einen geeigneten Propangas-Brenner (53) oder Heizöl-Brenner erzeugt. Der gesamte Motor wird mit einer Isolier-Ummantelung (5jL) umschlossen, sodass die Hitze des Brenners nicht sofort verloren geht, sondern ' auch den Motor erwärmt .
Der Motor soll möglichst die Arbeitstemperatur von mehreren 100° Celsius erhalten und nur der durch die Verdampfung des Wassers entstehende Wärmeverlust für den Antrieb des Motors genützt werden. Der Energieverbrauch dürfte gegenüber herkömmlichen Motoren wesentlich geringer sein und auch die entstehenden Abgase durch die kontinuierliche Ver- brennung des Kraftstoffes werden bei der heutigen Technik der Brenner wesentlich geringer sein als beim Diesel- oder Benzin-Explosionsmotor.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vernebelung von Wasser zur
Dampferzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass
a) das zu zerstäubende Wasser mit einem Druck von vorzugsweise 1500 x 10FPascal derart hoch komprimiert wird, dass sein Volumen verringert wird.
b) das komprimierte Wasser stoßartig durch eine Düse in ein auf vorzugsweise mehrere 100° Celsius erhitztes Medium eingespritzt wird. In dem unter normalen Druck von 1 x 105 Pascal befindlichen Medium, zerreißt das Wasser infolge seines hohen inneren Drucks in kleinste Teilchen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die erzeugten Teilchen eine Größe von ca. lμm3 aufweisen, was eine explosionsartige Verdampfung des Wassers zur Folge hat.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, da- durch gekennzeichnet, dass durch den Dampf ein geeigneter Motor angetrieben wird und die Dampfexplosion im Motorraum stattfindet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass der Dampf nach
Verlassen des Motors in einer Kühlvorrichtung wieder zu Wasser kondensiert wird. Das Wasser wird wieder in den Wassertank zurückgeleitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass möglichst kein Wärmeverlust entsteht- Der gesamte Motor soll möglichst auf mehrere 100° Celsius erhitzt werden und muss deshalb von einem Isolierraum (52) eingeschlossen sein.
6. Vorrichtung zum Zerstäuben von unter hohem Druck stehenden Wasser und Erzeugung von Dampf in einem Motor der geeignet' ist " αen" uampj: Vχö">ärL-χj.*3jL; zu nützen, dadurch gekennzeichnet, dass
a) eine gesteuerte Düse (51a, 51b), die bei einem einstellbaren Druckwert von Vorzugsweise 1500x10^ Pascal das komprimierte Wasser in den Motorraum spritzt und elektonisch gesteuert ist, um die Einspritzmenge zu regulieren.
b) eine Hochdruckpumpe 1500 bar Druck erzeugt und diese elektronisch gesteuert ist um die Einspritzmenge zu gewährleisten.
c) in den Motorraum die glühenden Brennergase eingeleitet werden, in die das Wasser eingedüst wird.
d) eine geeignete Kühlvorrichtung dafür sorgt Dampf wieder zu Wasser zu kondensieren.
e) eine Isolierummantelung (52) den Motor (50) , umschließt, damit die durch den Brenner (53) erzeugte Hitze ihn aufheizt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 ist ein geeigneter Motor.
a) In einem Motor-Gehäuseblock (22,32) befindet sich ein Zylinderraum (21,31,10) der Kreisrund ist.
b) der Gehäuseblock wird auf beiden Seiten von einer Seitenwand (33) verschlossen. In der Seitenwand sind Bohrungen für die Lagerung der Antriebswelle (34), Auslass von Medium-Dampf- Gemisch (35),Einlass von Medium (36) und für die Wassereindüsung (37) .
c) Im Zylinderraum (21,31,10) bewegt sich ein Translations-Rotations-Läufer (12,23,43), der eine elyptische Form hat und den Zylinderraum (10,21,31) in zwei Kammern A und B teilt, mit sich vergrößernden und verkleinernden Volumina.
d) Die Antriebswelle (11,24,44) ist im kreisrunden Zylinderraum (10,21,31) außermittig angeordnet .
e) Der Läufer (12,23,43) ist mit der Welle (11, 24,44) drehfest, aber in Querrichtung verschiebbar gekoppelt, so dass er eine kombinierte Rotations- und Translationsbewegung ausführen kann.
f) Der Läufer hat bei seiner Umdrehung, da der Zylinderraum kreisrund ist und der Drehpunkt der Welle außermittig angeordnet ist, in jeder Drehstellung eine unterschiedliche Länge abzu- dichten. Dies erreicht er dadurch, dass er an beiden Enden der Elypse Aussparungen für eine sich in der Länge verändernden Dichtung erhält.
g) Die Dichtungen bestehen aus drei ineinander gesteckten Rollen (13,27,45) die unterschiedliche Durchmesser haben. Aufgrund der Druckverhältnisse in den Kammern A, B, wird eine der Rollen stets an die Zylinderwand gepresst und dichtet die Kammern A, B gegeneinander ab. (Fig. Ia bis Id)
8. Motor nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (11,24,44) eine Ausfra- sung für ein sich in Querrichtung erstreckendes ~ "Hi-Lernenn' "(1fcf,"2°^"Vo; aüiwWΛ u .
9. Motor nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Element (16,25,46) die Form einer an den Kanten abgerundeten Platte (46) hat, die in der Ausfräsung der Welle (44) hin und her geschoben werden kann. Die Enden der Platte (46) sind mit dem Läufer (12,23,43) fest verankert, so dass er bei seiner Rotation auch die Translation ausführen kann.
10. Motor nach Anspruch 7c, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte des Läufers (12,23,43) .ein
Hohlraum (14,26,47) ausgebildet ist, der die An¬
triebswelle (11, 24, 44) und die Pleuel-Platte (16, 25,46) aufnimmt.
11. Motor nach Anspruch 7c, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (12,23,43) auf seinen Seitenflächen, in den Zeichnungen schraffiert darge- stellt (17), Aussparungen aufweist, die den Ein- lass (36) öffnen, der ansonsten durch die Seitenflächen des Läufers verdeckt ist. Die Aussparungen (17) sind so gewählt, dass sie den Ein- lass nur in der Position des Läufers von Fig. Ia bis Fig. Ib freigeben, also eine Achteldrehung des Läufers.
12. Es ist vorgesehen, einen zweiten Gehäuseblock mit der gleichen Ausstattung wie der bisher be- schriebene auf der Welle anzuordnen, der den Ansprüchen 1-11 entspricht. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Ausfräsung für die Pleuel-Platte (47) in der Welle um 90° verdreht angebracht ist. Dadurch arbeiten die Lau- fer abwechselnd auf Höchstleistung. Selbstverständlich können noch weitere Gehäuseblöcke auf
sung für ihre Pleuel-Platte ebenfalls um einige Grade verdreht angeordnet sind,- wird der Lauf des Motors noch gleichmäßiger werden.
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