EP2310629A2 - Heat engine such as a combustion and/or steam engine - Google Patents

Heat engine such as a combustion and/or steam engine

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Publication number
EP2310629A2
EP2310629A2 EP09781192A EP09781192A EP2310629A2 EP 2310629 A2 EP2310629 A2 EP 2310629A2 EP 09781192 A EP09781192 A EP 09781192A EP 09781192 A EP09781192 A EP 09781192A EP 2310629 A2 EP2310629 A2 EP 2310629A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
heat engine
engine according
drive means
expansion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09781192A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Reinhardt
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Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2310629A2 publication Critical patent/EP2310629A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F01B1/0603—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement the connection of the pistons with an element being at the outer ends of the cylinders
    • F01B1/0606—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement the connection of the pistons with an element being at the outer ends of the cylinders with cam-actuated distribution member(s)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F01B1/0603—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement the connection of the pistons with an element being at the outer ends of the cylinders
    • F01B1/061—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement the connection of the pistons with an element being at the outer ends of the cylinders with two or more series radial piston-cylinder units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B21/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F01B21/02—Combinations of two or more machines or engines the machines or engines being all of reciprocating-piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces

Definitions

  • Heat engine such as a Verbrennunqs- and / or steam engine
  • the invention relates to a heat engine, such as a Verbrennu ⁇ gs- and / or steam engine, in particular, it is in the heat engine to a generator.
  • Conventional internal combustion engines have a rotary element, such as a crankshaft.
  • the rotary member is usually connected to a plurality of piston-cylinder units for rotational driving.
  • the piston-cylinder units are in this case arranged to form a series motor or a V-motor in series or at an angle to each other.
  • the piston rods of the piston-cylinder units extend in a plane arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis of the crankshaft.
  • the rotary member is further connected to a flywheel to ensure smooth rotational movement and to push back the pistons in the cylinders to compress the fuel in the combustion chamber.
  • Expansions Cisode expands the water vapor, This is done by moving the piston or the turbine wheel.
  • Turbines that are connected to a generator for power generation may have an efficiency of about 40%.
  • gas turbines are known, which also come with a coupling to a generator to an efficiency of about 40%.
  • An increase in the efficiency can be achieved by a coupling of a gas and a steam turbine.
  • such couplings of gas and steam turbines are technically complex and build very large.
  • the object of the invention is to provide a heat engine with low space and high efficiency.
  • the object is achieved by a heat engine in which the rotation element according to the invention preferably more
  • Each of the drive units provided within the rotation member has a plurality of piston-type actuator units.
  • the cylinders of a drive device are in this case according to the invention connected to a centrally located expansion or combustion chamber. For example, by the explosion of a fuel-air mixture in the expansion space moving the piston takes place in the cylinders to the outside. Since the pistons are connected to the rotation element, in particular abut against a force transmission surface of the rotation element, moving the pistons with respect to the expansion space outwards causes the rotation element to rotate. This arrangement results in a compact construction,
  • the preferably at least two drive devices of the motor according to the invention preferably each have at least three cylinders.
  • the cylinders, and thus the Zylinderkolbeneänheit is preferably arranged in a star shape around the central expansion space around. In this way, a uniform force transmission to the rotary member can be achieved.
  • the Piston-cylinder unit per drive means is arranged in a plane and preferably the planes of adjacent drive means are formed parallel to each other.
  • the rotation element is preferably cylindrical or elongated. In this case, the rotation element rotates about a central axis, which preferably extends through the expansion spaces.
  • the rotation element here preferably has the same cross section in the longitudinal direction of the center axis.
  • the rotation element has a force transmission surface, which is preferably arranged on the inside of the rotation element.
  • the pistons or a piston surface of the piston heads of the pistons are preferably located on the force transmission surface.
  • the rotation element has a weave structure or a surface having a corrugated structure. At this surface, which is in particular the force transmission surface of the rotating element, the piston heads are on.
  • the wave structure preferably has indentations and indentations.
  • the piston heads At bulges, which point in the direction of the pistons or of the respective expansion space of the drive device, the piston heads abut when the pistons are at bottom dead center. Accordingly, when the pistons are at top dead center, the piston heads rest on the recesses facing away from the respective expansion space.
  • the pistons of a drive device have a common expansion or combustion chamber.
  • a preferably synchronous movement of the piston outwards Due to the outward movement of the pistons reach the top dead center, in which they rest against the indentations of the wave structure.
  • the pistons are pressed inwards towards the bottom dead center until the pistons abut against the bulges pointing in the direction of the expansion space.
  • the Kolben-Zylinderereinhe ⁇ ten are preferably star-shaped in a plane with a particular same angle! arranged to each other. In this way, a uniform force transmission can take place on the rotating element.
  • the central expansion space has a plurality of expansion chambers.
  • Each expansion chamber is connected to one or more piston-cylinder units.
  • the expansion chambers as combustion chambers, it is possible to cause the explosion of the combustion medium in the individual expansion chambers offset in time from one another, or to perform an offset ignition with time. This has the advantage that the heat occurring during the explosion can be dissipated better and thus at the same time for preheating or gasification of the fuel in the other chambers, can be used.
  • the force transmission surface of the rotary element must be adapted to the expansion times.
  • the force transmission surface of the rotary element, which constitutes a movement path of the pistons is usually no longer symmetrical in this embodiment.
  • angles between the individual Piston cy- linders may not be constant. Furthermore, it may be advantageous, in particular in this embodiment, that not all of the piston-cylinder units rest on the same trajectories formed by the force transmission surface of the rotational element.
  • preferably more drive means are provided according to the invention. These are in a preferred embodiment offset from one another in such a way, or arranged rotated, that the cylinders of the individual drive means are at different times, for example in the bottom dead center.
  • the displacement of the piston to the outside is per drive device preferably synchronously and preferably offset relative to the individual drive means with respect to each other in time all piston-cylinder units of a drive means to all piston-cylinder units of an adjacent drive means are arranged offset in particular by the same angle to each other.
  • the bulges and indentations of adjacent drive means may be formed identically and perpendicular to the rotational direction aligned with each other, that is not to be arranged offset from one another.
  • the piston-cylinder devices of adjacent drive means are not offset from one another, but are each arranged parallel to one another, wherein then the protrusions and indentations, which are arranged adjacent to each other, are arranged at an angle to each other or twisted to each other.
  • these two embodiments can also be combined with each other, so that both the piston-cylinder device adjacent drive devices and the inputs and bulges of the adjacent drive means are offset from each other.
  • the expansion spaces are preferably at least partially combustion chambers.
  • the trained as Verbrennungsschreib ⁇ Expansion spaces is supplied with a fuel, such as a gas-air mixture, which is ignited for expansion or self-igniting.
  • a fuel such as a gas-air mixture
  • At least one of the expansion spaces may be formed as a vapor expansion space.
  • all expansion spaces are formed as combustion chambers or all expansion spaces as vapor expansion spaces.
  • a part of the expansion spaces may be formed as combustion chambers and a part as steam expansion spaces.
  • individual drive devices thus have a central, in particular common combustion chamber, and individual drive devices have a central, in particular common, vapor expansion space.
  • heat produced during the combustion or explosion of the fuel in the combustion chambers be used to evaporate a medium such as water.
  • the waste heat of the combustion chambers thus serve to supply heat for the water-steam cycle,
  • the expansion space as explained above on several expansion chambers, wherein in this embodiment, a portion of the chambers as Verbrennungskammem, and a part of the chambers is designed as expansion chambers.
  • the expansion chambers in which in particular water or water vapor is present, preferably surround the combustion chamber partially, so that the heat produced during the combustion can be used directly for heating the water or water vapor. As a result, the heat losses are greatly reduced.
  • a movement of the piston takes place due to the expansion of the medium, preferably offset from one another in time.
  • the expansion in the vapor expansion chambers takes place after the expansion in the combustion chambers. In this case, it is then again preferred that the pistons, which are connected to the combustion chamber, abut against the pistons, which are connected to the vapor expansion chamber, on another path of the rotary element.
  • a piston-cylinder unit having a combustion chamber and two piston-cylinder units are connected to a gas-expansion chamber.
  • the piston cross section, or the volume of the combustion chamber may be greater than the cross section of the two connected to the steam expansion chamber piston.
  • the entire internal combustion engine which in a preferred embodiment partially combustion chambers and partially steam expansion spaces, as a ball, so that the outer shape substantially corresponds to a sphere.
  • the individual drive means, and the individual piston-cylinder units of the drive means are arranged to save space within the ball.
  • the rotation element may itself be formed as a ball.
  • the rotation element can be connected to a generator device in a particularly preferred embodiment of the heat engine. In this case, it is particularly preferred that the generator device surrounds the rotation element and in particular is also spherical.
  • a rotary member is connected with a shaft for a while.
  • the rotation element has a wave-shaped force transmission surface, wherein a piston rod of at least one piston-cylinder unit of a drive device bears against the force transmission surface.
  • a piston rod of at least one piston-cylinder unit of a drive device bears against the force transmission surface.
  • a connecting rod is therefore not required.
  • a plurality of piston-cylinder units per drive device are preferably provided, wherein the two piston rods extend substantially parallel to the longitudinal axis of the shaft.
  • the pistons may extend at an angle of up to 20 ° to the longitudinal axis.
  • the plurality of piston-cylinder units of a drive means surround the longitudinal axis of the shaft.
  • the piston-cylinder units are arranged on a circular axis surrounding the longitudinal axis of the time. It is particularly preferred that the piston-cylinder units are arranged regularly around the longitudinal axis. This allows a very uniform force transmission to the _Q_
  • the piston-cylinder units are arranged to the shaft-shaped Kraftübertragungsfikiee such that the pistons are in different operating conditions.
  • the configuration of the wave-shaped Kraftübertragungsfikiee is thus matched to the position of the piston-cylinder units.
  • the wave-shaped configuration of the Kraftübertragungsfikiee thus corresponds to the bottom taps in the troughs and the top dead centers of the piston-cylinder units in the wave crests.
  • Piston cylinder units of a drive device on different strokes.
  • at least two different types of piston-cylinder units are provided, so that two different strokes are realized.
  • Piston Zylrnderüen with longer strokes are inventively preferably connected with combustion chambers.
  • the piston-cylinder units connected to a vapor expansion space are alternately arranged to those connected to a combustion space along the circumference surrounding the longitudinal axis of the shaft.
  • a plurality of drive means are provided. It is particularly preferred that the drive means in turn comprise a combination of steam and combustion gas operated piston-cylinder units.
  • the individual drive devices preferably interact with separate rotation elements.
  • the rotation elements may in this case be connected to a common shaft or to separate shafts.
  • an inner drive device and an outer drive device are provided, which surrounds the inner drive device.
  • both drive devices have a plurality of piston-cylinder units arranged on a respective circular line. This makes it possible to realize a very powerful compact engine.
  • two drive means are arranged opposite each other.
  • the direction of movement of the piston rods during expansion is substantially opposed to each other.
  • the two drive devices are each connected to a rotation element, wherein the two rotation elements are preferably connected to two different shafts.
  • the preferred embodiments of the invention described above are preferably operated with combustible gas and / or steam. These drive media are introduced into the central expansion space and cause a displacement of the piston arranged in the cylinders connected to the expansion space.
  • the movement of the piston according to the invention also possible by air pressure. It is possible to introduce air into the expansion space.
  • the expansion space may for example be connected to a funnel. To generate the air pressure enters the funnel wind, so that the inventive system can also be operated as a wind power plant.
  • a drive of the rotary member is possible in a very simple and effective manner. This can then be connected, for example, to generate electricity with a generator.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of a first
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of the first
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of the first preferred
  • Fig. 4 is a schematic view of the first preferred embodiment
  • Fig. 5 is a schematic perspective view of the first
  • Fig. 6 is a schematic, perspective view of a second
  • Fig. 7 is a plan view of the embodiment shown in Fig. 6 in
  • FIG. 8 is a simplified schematic perspective view of a third embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective view of the rotary element of the embodiment shown in FIG. 8,
  • Fig. 11 is a schematic perspective view of an alternative
  • FIGS. 1 A first figure.
  • FIG. 15 is a schematic sectional view of another embodiment of a heat engine, which is a archivesstä ⁇ dige invention.
  • FIG. 16 is a schematic representation of a development of the embodiment shown in Fig. 15, and
  • FIG. 17 is a schematic plan view of two rotation elements used in the embodiment shown in FIG. 16.
  • a non-rotating shaft 12 is disposed within a rotary member 10.
  • a rotary member 10 Around the axis are several star-shaped drive means
  • Each of the drive devices has in the illustratedtientsbeispie! seven piston-cylinder devices, each having a cylinder 16 in which a piston 18 is arranged.
  • the piston-cylinder devices 16, 18 are arranged in a star shape and have a common combustion chamber 20, which is formed substantially as part of the axis 12.
  • fuel supply lines can be led to the expansion or combustion chambers 20 via the hollow axle 12.
  • the Abgasle ⁇ tungen are guided by the hollow axis.
  • a plurality of drive devices are arranged one behind the other with respect to the shaft 12, wherein the piston-cylinder devices 16, 18 are preferably offset relative to one another at a constant angle.
  • the individual A ⁇ triebs wornen 14 are thus arranged rotated in plan view at the same angle.
  • the rotation is effected by the fact that the rotary element 10 has bulges 28 pointing in the direction of the expansion space 20 and indentations 30 between the bulges 28.
  • Bulges 28 and indentations 30 are thus arranged alternately to one another in the circumferential direction of the rotary element, in particular symmetrically with constant angular distances from each other.
  • Expansion spaces 20 of preferably at least three
  • the individual drive devices each have star-shaped piston cylinder sets 16, 18 each with a central combustion chamber 20.
  • the individual drive devices 10 are rotated relative to one another, in particular arranged at the same angle.
  • the pistons of the individual drive devices 10 are each in different positions.
  • the pistons are each a drive device at top dead center, the piston another Drive means in the bottom dead center, and the pistons of the third drive means are located between the two dead centers.
  • the rotational movement of the rotary member 10 may be transmitted to a drive shaft via an intermediate gear or the like, for example. Likewise, it is possible to design the rotating element 10 stationary and thus to realize a rotation of a shaft 12 mounted on the shaft.
  • the expansion spaces 20 can also have a plurality of expansion chambers.
  • all chambers of an expansion space 20 may be formed as combustion chambers.
  • a time-delayed ignition in the individual chambers is possible in order to realize an improved heat dissipation.
  • the Rotatio ⁇ selement then no longer formed symmetrically, and / or the angle between the individual piston-cylinder devices 16, 18 of a drive device 14 have no constant angle to each other more.
  • the rotation element 10 is preferably connected to a generator device, for example by interposing a transmission. It is particularly preferred that the rotary member 10 is surrounded by a generator unit, wherein the generator unit may be formed according to the rotary member as a substantially cylindrical member. Preferably, the generator unit is formed as a substantially spherical unit and may also be mounted on the shaft 12.
  • the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, as shown in FIG. 5, may be surrounded by a generator unit 70.
  • the rotary member 10 is connected to magnets 72.
  • the individual magnets 72 are arranged between the recesses 30 of the rotary member 10 and are rotated together with the rotary member 10 about the shaft 12. Furthermore, the i c.
  • the same or similar components are identified by the same reference numerals.
  • the essential difference of this embodiment to the first preferred embodiment ⁇ Fign. 1 to 4) is that the internal combustion engine according to the invention is spherical in shape.
  • the rotary element does not have a constant cross section in the longitudinal direction but is of spherical design.
  • the drive means 14 are arranged, which in turn have several, in the illustrated embodiment, five piston-cylinder devices 16, 18.
  • three drive means 14 are provided, one of which is shown in section, another is shown in the background and the third is not visible, since it is provided in the half of the internal combustion engine of this embodiment, not shown.
  • the rotatory element of this embodiment also has a force transmission surface 24 with a wave structure. However, this is spherical and encloses the inner ball 32, which is used in particular for fixing the cylinder 16. In particular for supporting the rotary member 10, an outer ball 34 is provided.
  • the central expansion space 20 such that a plurality of expansion chambers are provided.
  • These can, as explained above, be formed as combustion chambers or steam expansion chambers or arranged corresponding to one another.
  • the expansion of the steam can in this case be controlled such that it takes place with a time delay in the individual chambers.
  • the Rotatio ⁇ selement 10 to be surrounded by a generator unit.
  • the generator unit is formed in a particularly preferred embodiment according to the ball 34 and preferably surrounds the rotation element completely.
  • the drive device 14 is designed differently.
  • the drive device 14 has three cylinders 36, 38, wherein the cylinder 36 has a larger cross-section than the two cylinders 38.
  • the cylinder 36 in which a piston 40 is likewise arranged with a correspondingly larger cross section, is connected to a combustion chamber 42 of the expansion space 20.
  • the combustion chamber 42 is a burning or exploding a fuel-air mixture,
  • pistons 44 are arranged with a smaller cross-section.
  • the two pistons 44 are connected to a common vapor expansion chamber, with the vapor expansion chamber 46 partially surrounding the combustion chamber 42, such that the heat generated in the combustion chamber 42 during combustion causes heating of the vapor present in the vapor expansion chamber causes.
  • the piston heads are designed as pins 48, or as double pins 50.
  • the pins 48 connected to the pistons 44 abut against an inner rotational path 52 (FIG. 9) of the rotary element 10.
  • the two Kolbenst ⁇ fte 50 each lie against a laterally adjacent to the rotational path 52 arranged rotational path 54, wherein the two rotation paths are identical.
  • the pistons 40 and 44 are at different times in the top and bottom dead center.
  • the supply of the appropriate media to the chamber 42, 46 is carried by lines 56,58, 60 ( Figure 7).
  • gas is supplied to the combustion chambers within an expansion space arranged in a ball 57 through the line 56.
  • Exhaust gas can be removed through the line 58.
  • a supply of air through the conduit 60 is possible.
  • the remaining open space 61 can also be used as a supply channel of water for refilling, as a Serv ⁇ cehunt or the like.
  • the lines 56, 58, 60 are disposed within the stationary shaft 12.
  • a ball 34 is connected according to the embodiments shown in Figures 6 and 7, wherein the ball 34 carries the rotary member or may be formed integrally therewith.
  • Piston device 76 has an inner piston 78 and an annular cross-section, the inner piston 78 surrounding piston 80.
  • the inner piston 78 has a pin 48 corresponding to the pin 48 of the piston 44 ( Figure 10).
  • the outer annular piston 80 has two double pins 50 corresponding to the double pin 50 of the piston 40 (FIG. 10).
  • the inner piston 78 may be connected to a vapor expansion chamber 46 and the annular piston 80 to a combustion chamber 42.
  • the corresponding chambers may be merged in the interior of the shaft 12 to a central expansion space 20 having a plurality of chambers.
  • the embodiments shown in FIGS. 8 to 10 or the alternative embodiment in FIG. 11 also have a generator unit 82 (FIG. 12) in a preferred embodiment.
  • the generator unit 82 is spherical and in particular also mounted on the shaft 12. According to the generator unit shown in FIG. 5, the generator unit 82 has a plurality of coils 84, in which current 86 is induced by the magnets.
  • piston-cylinder devices of the individual drive devices can also be arranged in space, as shown for example in FIG. 13 or 14.
  • the individual pistons 18 arranged in the cylinder 16 in turn act on a non-illustrated force transmission surface of a rotary element. This can be surrounded by a particular spherical generator unit.
  • each Kraftubertragungs wornen 88 has a plurality of piston-cylinder units 90.
  • the pistons of the piston-cylinder units 90 are each connected to a piston rod 92.
  • the piston rods 92 in particular their free ends, bear against a force transmission surface 94 of a substantially pot-shaped rotational element 96.
  • the rotary member 96 is connected to a shaft 98 and formed einstuckig. The rotation element 96 rotates together with the shaft 98 about the same longitudinal axis 100,
  • the piston-cylinder units 90 are arranged on a circular, the longitudinal axis 100 surrounding line, depending on the position of the piston-cylinder units 90 relative to the force transmission surface 94, the corresponding piston in a different position, in particular in an upper or lower dead center.
  • the piston rod 92 is moved in the direction of the rotation element 96.
  • the individual piston-cylinder units have a different stroke, wherein a first group of piston-cylinder units has a longer and a second group has a shorter stroke.
  • the group with a shorter stroke is preferably operated by steam and the one with a larger stroke by fuel. Accordingly, the force transmission surface has elevations of different height, so that the individual piston cylinder devices are pressed by different elevations of the force transmission surface in the top dead center.
  • FIG. 15 In a preferred development of the embodiment shown in FIG. 15 (FIG. 16), a total of four drive devices 88 are provided.
  • the two drive devices 88 according to the embodiment shown in FIG. 15 are each surrounded by a further drive device having a plurality of piston-cylinder devices 90 arranged on a larger circumference on a circular line.
  • the drive means 88 are as described above, formed and in particular have Koiben- cylinder devices with different strokes.
  • a separate rotary element 96 is provided per drive device 88, with a respective smaller or larger diameter rotary element 96 being provided with the shaft 98 (FIG. 17).
  • a pair of rotary members 96 as shown in Fig. 17, is connected to each other via webs 104.
  • the two rotary elements 96 are connected to the shaft 98. Furthermore, it is possible to provide more than two, in particular concentrically arranged, rotary elements 96.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

A heat engine has a rotary element (10). A plurality of drive devices (14) are arranged within the rotary element (10). Each drive device has a plurality of piston-cylinder devices (16, 18) arranged around a common central expansion chamber (20). Piston heads (22) of the piston (18) bear against a force transmission surface (24) of the rotary element (10) so as to drive said rotary element (10).

Description

Wärmekraftmaschine, wie ein Verbrennunqs- und/oder Dampfmotor Heat engine, such as a Verbrennunqs- and / or steam engine
Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine, wie einen Verbrennuπgs- und/oder Dampfmotor, Insbesondere handelt es sich bei der Wärmekraftmaschine um einen Generator.The invention relates to a heat engine, such as a Verbrennuπgs- and / or steam engine, in particular, it is in the heat engine to a generator.
Herkömmliche Verbrennungsmotoren weisen ein Rotationselement, wie eine Kurbelwelle auf. Das Rotationselement ist mit üblicherweise mehreren Kolben- Zylindereinheiten zum rotatorischen Antreiben verbunden. Die Kolben- Zylindereinheiten sind hierbei zur Ausgestaltung eines Reihenmotors oder eines V-Motors in Reihe oder einem Winkel zueinander angeordnet. Bei derartigen Motoren verlaufen die Kolbenstangen der Kolben-Zylindereinheiten in einer im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Kurbelwelle angeordneten Ebene. Das Rotationselement ist ferner mit einer Schwungscheibe verbunden, um eine gleichmäßige Drehbewegung zu gewährleisten und ein Zurückdrücken der Kolben in den Zylindern zur Kommpression des Brennstoffs in dem Brennraum durchzuführen.Conventional internal combustion engines have a rotary element, such as a crankshaft. The rotary member is usually connected to a plurality of piston-cylinder units for rotational driving. The piston-cylinder units are in this case arranged to form a series motor or a V-motor in series or at an angle to each other. In such engines, the piston rods of the piston-cylinder units extend in a plane arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis of the crankshaft. The rotary member is further connected to a flywheel to ensure smooth rotational movement and to push back the pistons in the cylinders to compress the fuel in the combustion chamber.
Bei als Dampfmotoren und Dampfturbinen ausgebildeten Wärmekraftmaschinen wird Wasser zu Wasserdampf erhitzt. InIn trained as steam engines and steam turbines heat engines water is heated to steam. In
Expansionsräumen expandiert der Wasserdampf, Hierdurch erfolgt ein Bewegen des Kolbens oder des Turbinenrades.Expansionsräumen expands the water vapor, This is done by moving the piston or the turbine wheel.
Turbinen, die mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden sind, haben möglicherweise einen Wirkungsgrad von ca. 40 %. Ferner sind Gasturbinen bekannt, die bei einer Kopplung mit einem Generator ebenfalls auf einen Wirkungsgrad von ca. 40 % kommen. Eine Steigerung des Wirkungsgrades kann durch eine Kopplung von einer Gas- und einer Dampfturbine erzielt werden. Derartige Kopplungen von Gas- und Dampfturbinen sind jedoch technisch aufwendig und bauen sehr groß.Turbines that are connected to a generator for power generation may have an efficiency of about 40%. Furthermore, gas turbines are known, which also come with a coupling to a generator to an efficiency of about 40%. An increase in the efficiency can be achieved by a coupling of a gas and a steam turbine. However, such couplings of gas and steam turbines are technically complex and build very large.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmekraftmaschine mit geringen Bauraum und hohen Wirkungsrad zu schaffen.The object of the invention is to provide a heat engine with low space and high efficiency.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß gemäß Anspruch 1 oder 17,The object is achieved according to the invention according to claim 1 or 17,
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Wärmekraftmaschine, bei der das Rotationselement erfindungsgemäß vorzugsweise mehrereThe object is achieved by a heat engine in which the rotation element according to the invention preferably more
Antriebseinrichtungen umgibt, bzw. die Antriebseinrichtungen innerhalb der Rotationselements angeordnet sind. Jede der innerhalb des Rotationselements vorgesehenen Antriebseinrächtungen weist mehrere Kolbenzyländereinheiten auf. Die Zylinder einer Antriebseinrichtung sind hierbei erfindungsgemäß mit einem zentral angeordneten Expansions- bzw. Brennraum verbunden. Beispielsweise durch die Explosion eines Brennstoff-Luft-Gemisches in dem Expansionsraum erfolgt ein Bewegen der Kolben in den Zylindern nach außen. Da die Kolben mit dem Rotationselement verbunden sind, insbesondere an einer Kraftübertragungsfläche des Rotationselement anliegen, bewirkt das Bewegen der Kolben bezüglich des Expansionsraums nach außen ein Drehen des Rotationseiernents, Diese Anordnung führt zu einem kompakten Aufbau,Surrounding drive means, or the drive means are arranged within the rotation member. Each of the drive units provided within the rotation member has a plurality of piston-type actuator units. The cylinders of a drive device are in this case according to the invention connected to a centrally located expansion or combustion chamber. For example, by the explosion of a fuel-air mixture in the expansion space moving the piston takes place in the cylinders to the outside. Since the pistons are connected to the rotation element, in particular abut against a force transmission surface of the rotation element, moving the pistons with respect to the expansion space outwards causes the rotation element to rotate. This arrangement results in a compact construction,
Die vorzugsweise mindestens zwei Antriebseinrichtungen des erfindungsgemäßen Motors weisen vorzugsweise jeweils mindestens drei Zylinder auf. Die Zylinder, und somit die Zylinderkolbeneänheit ist vorzugsweise sternförmig um den zentralen Expansionsraum herum angeordnet. Hierdurch kann eine gleichmäßige Kraftübertragung auf das Rotationselement erzielt werden. Besonderes bevorzugt ist es, dass die Kolbenzylindereinheit je Antriebseinrichtung in einer Ebene angeordnet ist und vorzugsweise die Ebenen benachbarter Antriebseinrichtungen zueinander parallel ausgebildet sind. Bei dieser bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Rotationselement vorzugsweise zylindrisch bzw. langgestreckt ausgebildet Hierbei rotiert das Rotationselement um eine Mittelachse, die vorzugsweise durch die Expansionsräume verläuft. Das Rotationselement weist hierbei vorzugsweise in Längsrichtung der Mittelachse den selben Querschnitt auf.The preferably at least two drive devices of the motor according to the invention preferably each have at least three cylinders. The cylinders, and thus the Zylinderkolbeneänheit is preferably arranged in a star shape around the central expansion space around. In this way, a uniform force transmission to the rotary member can be achieved. It is particularly preferred that the Piston-cylinder unit per drive means is arranged in a plane and preferably the planes of adjacent drive means are formed parallel to each other. In this preferred embodiment, the rotation element is preferably cylindrical or elongated. In this case, the rotation element rotates about a central axis, which preferably extends through the expansion spaces. The rotation element here preferably has the same cross section in the longitudinal direction of the center axis.
Es ist jedoch auch möglich, die einzelnen Koiben-Zylindereinheiten der einzelnen Antriebseinrichtungen nicht in einer Ebene zueinander, sondern in Winkeln zueinander anzuordnen. Hierdurch kann der Bauraum des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors weiter reduziert werden. Bei dieser Ausführungsform muss sodann die Kraftübertragungsfiäche des Rotationselements entsprechend angepasst werden, so dass die Kraftübertragung mit möglichst geringen Verlusten erfolgt.However, it is also possible to arrange the individual Koiben-cylinder units of the individual drive means not in a plane to each other, but at angles to each other. As a result, the installation space of the internal combustion engine according to the invention can be further reduced. In this embodiment, then the Kraftübertragungsfiäche of the rotary member must be adjusted accordingly, so that the power transmission takes place with the lowest possible losses.
Das Rotationselement weist eine vorzugsweise an der Innenseite des Rotationselements angeordnete Kraftübertragungsfläche auf. An der Kraftübertragungsfläche liegen vorzugsweise die Kolben bzw. eine Kolbenfläche der Kolbenköpfe der Kolben an. In besonders bevorzugter Ausführungsform weist das Rotationselement eine Weilenstruktur, bzw. eine eine Wellenstruktur aufweisende Oberfläche auf. An dieser Oberfläche, bei der es sich insbesondere um die Kraftübertragungsfläche des Rotationselement handelt, liegen die Kolbenköpfe an. Im Querschnitt weist die Wellenstruktur vorzugsweise Aus- und Einbuchtungen auf. An Ausbuchtungen, die in Richtung der Kolben bzw. des jeweiligen Expansionsraum der Antriebseinrichtung weisen, liegen die Kolbenköpfe an, wenn sich die Kolben im unteren Totpunkt befinden. Dementsprechend Hegen die Kolbenköpfe an den Einbuchtungen, die von dem jeweiligen Expansionsraum wegweisen an, wenn sich die Kolben im oberen Totpunkt befinden. Durch Expansionen der Kolben, das heißt durch Verschieben der Kolben aus der Lage des unteren Totpunkts in die Lage des oberen Totpunkts erfolgt ein Übertragen der Kraft auf das Rotationselement, wobei die, bezogen auf den Expansionsraum nach außen gerichteten linearen Kräfte das Rotationselement in eine Drehbewegung versetzten.The rotation element has a force transmission surface, which is preferably arranged on the inside of the rotation element. The pistons or a piston surface of the piston heads of the pistons are preferably located on the force transmission surface. In a particularly preferred embodiment, the rotation element has a weave structure or a surface having a corrugated structure. At this surface, which is in particular the force transmission surface of the rotating element, the piston heads are on. In cross-section, the wave structure preferably has indentations and indentations. At bulges, which point in the direction of the pistons or of the respective expansion space of the drive device, the piston heads abut when the pistons are at bottom dead center. Accordingly, when the pistons are at top dead center, the piston heads rest on the recesses facing away from the respective expansion space. By expansions of the piston, that is, by moving the piston from the position of the bottom dead center to the position of top dead center, the force is transferred to the rotary element, wherein the, relative to the expansion space outwardly directed linear forces offset the rotary member in a rotary motion.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform weisen die Kolben einer Antriebseinrichtung einen gemeinsamen Expansions- bzw. Brennraum auf. Hierbei erfolgt durch Expansion bzw. Explosion des Antriebsmediums ein vorzugsweise synchrones Bewegen der Kolben nach außen. Aufgrund der Bewegung nach außen gelangen die Kolben in den oberen Totpunkt, in dem sie an den Einbuchtungen der Wellenstruktur anliegen. Durch Weiterdrehen des Rotationselements erfolgt wiederum ein Drucken der Kolben nach innen zum unteren Totpunkt, bis die Kolben an den in Richtung des Expansionsraums weisenden Ausbuchtungen anliegen.In a preferred embodiment, the pistons of a drive device have a common expansion or combustion chamber. In this case, by expansion or explosion of the drive medium, a preferably synchronous movement of the piston outwards. Due to the outward movement of the pistons reach the top dead center, in which they rest against the indentations of the wave structure. By further rotation of the rotary element, in turn, the pistons are pressed inwards towards the bottom dead center until the pistons abut against the bulges pointing in the direction of the expansion space.
Die Kolben-Zylindereinheϊten sind vorzugsweise sternförmig in einer Ebene mit einem insbesondere gleichem Winke! zueinander angeordnet. Hierdurch kann eine gleichmäßige Kraftübertragung auf das Rotationselement erfolgen.The Kolben-Zylinderereinheϊten are preferably star-shaped in a plane with a particular same angle! arranged to each other. In this way, a uniform force transmission can take place on the rotating element.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist der zentrale Expansionsraum mehrere Expansionskammern auf. Jede Expansionskammer ist mit einem oder mehreren Kolben-Zylindereinheiten verbunden. Bei Ausgestaltung der Expansionskammern ais Verbrennungskammern, ist es möglich die Explosion des Verbrennungsmediums in den einzelnen Expansionskammern zeitlich zueinander versetzt hervorzurufen, bzw. eine zeitliche versetzte Zündung vorzunehmen. Dies hat den Vorteil, dass die bei der Explosion auftretende Wärme besser abgeführt werden kann und somit gleichzeitig zum Vorwärmen bzw. Vergasen des Brennstoffs in den anderen Kammern, genutzt werden kann. Die Kraftübertragungsfläche des Rotationselements muss hierbei an die Expansionszeitpunkte angepasst werden. Die Kraftubertragungsfläche des Rotationselements, die eine Bewegungsbahn der Kolben darstellt, ist bei dieser Ausfuhrungsform üblicherweise nicht mehr symmetrisch ausgebildet. Ferner sind bei dieser Ausführungsform die Winkel zwischen den einzelnen Kolbenzyiindereinrichtungen ggf. nicht konstant. Des Weiteren kann es insbesondere bei dieser Ausführungsform vorteilhaft sein, dass nicht sämtliche Kolbenzylindereinheiten an der selben, durch die Kraftübertragungsfiäche des Rotationselements ausgebildeten Bewegungsbahnen aniiegen.In a preferred embodiment, the central expansion space has a plurality of expansion chambers. Each expansion chamber is connected to one or more piston-cylinder units. When designing the expansion chambers as combustion chambers, it is possible to cause the explosion of the combustion medium in the individual expansion chambers offset in time from one another, or to perform an offset ignition with time. This has the advantage that the heat occurring during the explosion can be dissipated better and thus at the same time for preheating or gasification of the fuel in the other chambers, can be used. The force transmission surface of the rotary element must be adapted to the expansion times. The force transmission surface of the rotary element, which constitutes a movement path of the pistons, is usually no longer symmetrical in this embodiment. Furthermore, in this embodiment, the angles between the individual Piston cy- linders may not be constant. Furthermore, it may be advantageous, in particular in this embodiment, that not all of the piston-cylinder units rest on the same trajectories formed by the force transmission surface of the rotational element.
Um kein Schwungrad oder dergleichen vorsehen zu müssen, sind erfindungsgemäß vorzugsweise mehrere Antriebseinrichtungen vorgesehen. Diese sind in bevorzugter Ausführungsform derart zueinander versetzt, bzw. verdreht angeordnet, dass sich die Zylinder der einzelnen Antriebseinrichtungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten, beispielsweise in dem unteren Totpunkt befinden. Das Verschieben der Kolben nach außen erfolgt je Antriebseinrichtung vorzugsweise synchron und bezogen auf die einzelnen Antriebseinrichtungen vorzugsweise zeitlich zueinander versetzt Insbesondere sind alle Kolben-Zylindereinheiten einer Antriebseinrichtung zu allen Kolben- Zylindereinheiten einer benachbarten Antriebseinrichtung insbesondere um den selben Winkel zueinander versetzt angeordnet. Hierbei können die Ausbuchtungen und Einbuchtungen benachbarter Antriebseinrichtungen identisch ausgebildet sein und senkrecht zur Rotationsrichtung miteinander fluchten, das heißt nicht zueinander versetzt angeordnet sein.In order not to have to provide a flywheel or the like, preferably more drive means are provided according to the invention. These are in a preferred embodiment offset from one another in such a way, or arranged rotated, that the cylinders of the individual drive means are at different times, for example in the bottom dead center. The displacement of the piston to the outside is per drive device preferably synchronously and preferably offset relative to the individual drive means with respect to each other in time all piston-cylinder units of a drive means to all piston-cylinder units of an adjacent drive means are arranged offset in particular by the same angle to each other. Here, the bulges and indentations of adjacent drive means may be formed identically and perpendicular to the rotational direction aligned with each other, that is not to be arranged offset from one another.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Kolben-Zylindereinrichtungen benachbarter Antriebseinrichtungen nicht zueinander versetzt, sondern jeweils parallel zueinander angeordnet sind, wobei sodann die Aus- und Einbuchtungen, die zueinander benachbart angeordnet sind, in einem Winkel zueinander bzw. verdreht zueinander angeordnet sind. Selbstverständlich können diese beiden Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden, so dass sowohl die Kolben-Zylindereinrichtung benachbarter Antriebseinrichtungen als auch die Ein- und Ausbuchtungen der benachbarten Antriebseinrichtungen zueinander versetzt sind.Alternatively, it is also possible that the piston-cylinder devices of adjacent drive means are not offset from one another, but are each arranged parallel to one another, wherein then the protrusions and indentations, which are arranged adjacent to each other, are arranged at an angle to each other or twisted to each other. Of course, these two embodiments can also be combined with each other, so that both the piston-cylinder device adjacent drive devices and the inputs and bulges of the adjacent drive means are offset from each other.
Bei den Expansionsräumen handelt es sich vorzugsweise zumindest teilweise um Verbrennungsräume. Den als Verbrennungsräumeπ ausgebildeten Expansionsräumen wird ein Brennstoff, wie ein Gas-Luftgemisch zugeführt, das zur Expansion gezündet wird oder selbstzündend ist. Mindestens einer der Expansionsräume kann als Dampf-Expansionsraum ausgebildet sein.The expansion spaces are preferably at least partially combustion chambers. The trained as Verbrennungsräumeπ Expansion spaces is supplied with a fuel, such as a gas-air mixture, which is ignited for expansion or self-igniting. At least one of the expansion spaces may be formed as a vapor expansion space.
Erfindungsgemäß ist es somit möglich, dass sämtliche Expansionsräume ais Verbrennungsräume oder sämtliche Expansionsräume als Dampf- Expansionsräume ausgebildet sind. Ebenso kann ein Teil der Expansionsräume als Verbrennungsräume und ein Teil als Dampf-Expansionsräume ausgebildet sein.According to the invention, it is thus possible that all expansion spaces are formed as combustion chambers or all expansion spaces as vapor expansion spaces. Likewise, a part of the expansion spaces may be formed as combustion chambers and a part as steam expansion spaces.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen somit einzelne Antriebseinrichtungen einen zentralen, insbesondere gemeinsamen Verbrennungsraum, und einzelne Antriebseinrichtungen einen zentralen, insbesondere gemeinsamen Dampf-Expansionsraum auf. Bevorzugt ist es hierbei, dass die bei der Verbrennung bzw. Explosion des Brennstoffs in den Verbrennungsräumen entstehende Wärme zum Verdampfen eines Mediums wie Wasser genutzt wird. Die Abwärme der Verbrennungsräume dienen somit zur Wärmzufuhr für den Wasser-Dampf-Kreislauf,In a further embodiment of the invention, individual drive devices thus have a central, in particular common combustion chamber, and individual drive devices have a central, in particular common, vapor expansion space. In this case, it is preferred that the heat produced during the combustion or explosion of the fuel in the combustion chambers be used to evaporate a medium such as water. The waste heat of the combustion chambers thus serve to supply heat for the water-steam cycle,
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Expansionsraum, wie vorstehen erläutert mehrere Expansionskarnmem auf, wobei bei dieser Ausführungsform ein Teil der Kammern als Verbrennungskammem, und ein Teil der Kammern als Expansionskammern ausgebildet ist. Die Expansionskammern, in denen insbesondere Wasser, bzw. Wasserdampf vorhanden ist, umgeben die Verbrennungskammer vorzugsweise teilweise, so dass die bei der Verbrennung entstehende Wärme unmittelbar zur Erhitzung des Wassers bzw. des Wasserdampfs genutzt werden kann. Hierdurch sind die Wärmeverluste stark reduziert. Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt ein Bewegen der Kolben aufgrund der Expansion des Mediums, vorzugsweise zueinander zeitlich versetzt. Insbesondere erfolgt die Expansion in den Dampf-Expansionskammern zeitlich nach der Expansion in den Verbrennungskammern. Hierbei ist es sodann wiederum bevorzugt, dass die Kolben, die mit der Verbrennungskammer verbunden sind, gegenüber den Kolben, die mit der Dampf-Expansionskammer verbunden sind, an einer anderen Bahn des Rotationselements anliegen.In a particularly preferred embodiment, the expansion space, as explained above on several expansion chambers, wherein in this embodiment, a portion of the chambers as Verbrennungskammem, and a part of the chambers is designed as expansion chambers. The expansion chambers, in which in particular water or water vapor is present, preferably surround the combustion chamber partially, so that the heat produced during the combustion can be used directly for heating the water or water vapor. As a result, the heat losses are greatly reduced. In this particularly preferred embodiment, a movement of the piston takes place due to the expansion of the medium, preferably offset from one another in time. In particular, the expansion in the vapor expansion chambers takes place after the expansion in the combustion chambers. In this case, it is then again preferred that the pistons, which are connected to the combustion chamber, abut against the pistons, which are connected to the vapor expansion chamber, on another path of the rotary element.
Besonders bevorzugt ist es, dass bei einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung eine Kolbenzyündereinheit mit einer Verbrennungskammer und zwei Kolbenzyündereinheiten mit einer Gas-Expansionskammer verbunden sind. Hierbei kann der Kolbenquerschnitt, bzw. das Volumen der Verbrennungskammer größer sein, als der Querschnitt der beiden mit der Dampf-Expansionskammer verbundenen Kolben. Mit dem Kolbenkopf des Kolbens, der mit der Verbreπnungεkammer verbunden ist, sind vorzugsweise zwei Führungsstifte verbunden, die jeweils an einer Führungsbahn des Rotationselements anliegen. Die beiden Führungsbahnen sind vorzugsweise identisch. Zwischen diesen beiden Führungsbahnen ist vorzugsweise die Führungsbahn für die beiden anderen, mit der Dampf-Expansionskammer verbundenen Kolben angeordnet. Die in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen drei Kolben einer Antriebseinrichtung sind weiterhin in einer Ebene angeordnet, wobei aufgrund der Unterteilung des Expansionsraums in zumindest eine Verbrennungskammer und zumindest eine Dampfexpansionskammer, eine Integration eines Verbrennungsmotors mit einem Dampfmotor realisiert ist.It is particularly preferred that, in a drive device according to the invention, a piston-cylinder unit having a combustion chamber and two piston-cylinder units are connected to a gas-expansion chamber. Here, the piston cross section, or the volume of the combustion chamber may be greater than the cross section of the two connected to the steam expansion chamber piston. With the piston head of the piston, which is connected to the Verbreπnungεkammer, preferably two guide pins are connected, each resting against a guide track of the rotary member. The two guideways are preferably identical. Between these two guideways, the guideway for the other two pistons connected to the vapor expansion chamber is preferably arranged. The three pistons of a drive device provided in this embodiment are further arranged in a plane, wherein due to the subdivision of the expansion space into at least one combustion chamber and at least one steam expansion chamber, an integration of an internal combustion engine with a steam engine is realized.
Besonders bevorzugt ist es, den gesamten Verbrennungsmotor, der in bevorzugter Auεführungsform teilweise Verbrennungsräume und teilweise Dampf-Expansionsräume aufweist, als Kugel auszugestalten, so dass die äußere Form im Wesentlichen einer Kugel entspricht. Hierbei sind die einzelnen Antriebseinrichtungen, sowie die einzelnen Kolben-Zylindereinheiten der Antriebseinrichtungen platzsparend innerhalb der Kugel angeordnet. Hierdurch kann ein äußerst kompakter leistungsstarker Motor oder auch Generator realisiert werden. Das Rotationselement kann hierbei selbst als Kugel ausgebildet sein. Das Rotationseiement kann bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Wärmekraftmaschine mit einer Generatoreinrichtung verbunden sein. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Generatoreinrichtung das Rotationselement umgibt und insbesondere auch kugelförmig ausgebildet ist.It is particularly preferred to configure the entire internal combustion engine, which in a preferred embodiment partially combustion chambers and partially steam expansion spaces, as a ball, so that the outer shape substantially corresponds to a sphere. Here, the individual drive means, and the individual piston-cylinder units of the drive means are arranged to save space within the ball. As a result, an extremely compact powerful motor or generator can be realized. The rotation element may itself be formed as a ball. The rotation element can be connected to a generator device in a particularly preferred embodiment of the heat engine. In this case, it is particularly preferred that the generator device surrounds the rotation element and in particular is also spherical.
Bei einer weiteren, eine seibstständige Erfindung darstellenden Wärmekraftmaschine, ist erfindungsgemäß ein Rotationselement mit einer Weile verbunden. Das Rotationselement weist eine wellenförmige Kraftübertragungsfläche auf, wobei an der Kraftübertragungsfiäche eine Kolbenstange mindestens einer Kolben-Zylindereinheit einer Antriebseinrichtung anliegt. Durch Expansion in dem Expansionsraum der Kolben-Zylindereinheit erfolgt ein entsprechendes Bewegen der Kolbenstange, Die Linearbewegung der Kolbenstange wird durch das Rotationselement über die wellenförmige Kraftübertragungsfläche in eine Drehbewegung der Welle umgesetzt. Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Kolben-Zylindereinheit im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse der Welle angeordnet. Im Unterschied zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren, in denen die Kolben- Zylindereinheit im Wesentlichen einer senkrechten Ebene zur Längsachse der Welle angeordnet ist, wirkt die, über die Kolbenstange übertragene Kraft, im Wesentlichen in Richtung der Längsachse der Welle. Das Vorsehen einer Pleuelstange ist daher nicht erforderlich. Erfindungsgemäß sind vorzugsweise mehrere Kolben-Zylindereinheiten je Antriebseinrichtung vorgesehen, wobei die beiden Kolbenstangen im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Welle verlaufen. Hierbei verlaufen die Kolben ggf. in einem Winkel von bis zu 20° zur Längsachse.In another heat engine constituting a self-contained invention, according to the present invention, a rotary member is connected with a shaft for a while. The rotation element has a wave-shaped force transmission surface, wherein a piston rod of at least one piston-cylinder unit of a drive device bears against the force transmission surface. By expansion in the expansion space of the piston-cylinder unit, a corresponding movement of the piston rod takes place. The linear movement of the piston rod is converted by the rotary member via the wave-shaped force transmission surface in a rotational movement of the shaft. According to the invention, the at least one piston-cylinder unit is arranged substantially parallel to a longitudinal axis of the shaft. In contrast to conventional internal combustion engines, in which the piston-cylinder unit is arranged essentially in a vertical plane to the longitudinal axis of the shaft, the force transmitted via the piston rod acts essentially in the direction of the longitudinal axis of the shaft. The provision of a connecting rod is therefore not required. According to the invention, a plurality of piston-cylinder units per drive device are preferably provided, wherein the two piston rods extend substantially parallel to the longitudinal axis of the shaft. In this case, the pistons may extend at an angle of up to 20 ° to the longitudinal axis.
Vorzugsweise umgeben die mehreren Kolben-Zylindereinheiten einer Antriebseinrichtung die Längsachse der Welle. Insbesondere sind die Kolben- Zylindereinheiten auf einer die Längsachse der Weile umgebenden Kreislinie angeordnet. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Kolben- Zylindereinheiten regelmäßig um die Längsachse herum angeordnet sind. Hierdurch kann eine sehr gleichmäßige Kraftübertragung auf die _ Q _Preferably, the plurality of piston-cylinder units of a drive means surround the longitudinal axis of the shaft. In particular, the piston-cylinder units are arranged on a circular axis surrounding the longitudinal axis of the time. It is particularly preferred that the piston-cylinder units are arranged regularly around the longitudinal axis. This allows a very uniform force transmission to the _Q_
Kraftübertragungsfiäche und somit auf das Rotatioπselement bzw. die Welle erfolgen. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Kolben- Zylindereinheiten zu der wellenförmigen Kraftübertragungsfiäche derart angeordnet sind, dass sich die Kolben in unterschiedlichen Betriebszuständen befinden. Die Ausgestaltung der wellenförmigen Kraftübertragungsfiäche ist somit auf die Lage der Kolben-Zylindereinheiten abgestimmt.Kraftübertragungsfiäche and thus take place on the Rotatioπselement or the shaft. It is particularly preferred in this case that the piston-cylinder units are arranged to the shaft-shaped Kraftübertragungsfiäche such that the pistons are in different operating conditions. The configuration of the wave-shaped Kraftübertragungsfiäche is thus matched to the position of the piston-cylinder units.
Die wellenförmige Ausgestaltung der Kraftübertragungsfiäche entspricht somit in den Wellentälern den unteren Totpunkten und in den Wellenbergen den oberen Totpunkten der Kolben-Zylindereinheiten.The wave-shaped configuration of the Kraftübertragungsfiäche thus corresponds to the bottom taps in the troughs and the top dead centers of the piston-cylinder units in the wave crests.
Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform weisen dieIn a particularly preferred embodiment, the
Kolbenzylindereinheiten einer Antriebseinrichtung unterschiedliche Hübe auf. Insbesondere sind mindestens zwei unterschiedliche Arten von Kolben- Zylindereinheiten vorgesehen, so dass zwei unterschiedliche Hübe realisiert sind. Hierbei ist es bevorzugt, dass bei Kolben-Zylindereinheiten mit kürzeren Hüben diese mit einem Dampf-Expansionsraum verbunden sind. Kolben- Zyltndereinheiten mit längeren Hüben sind hierbei erfindungsgemäß vorzugsweise mit Verbrennungsräumen verbunden. Bei dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine ist es somit möglich, in einer einzigen Anträebseinrichtung auf Dampf und auf Verbrennung basierende Expansionen durchzuführen. Es ist somit eine Kombination eines Dampf- und Verbrennungsmotors auf engem Raum realisiert, so dass eine äußerst kompakte und einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisende Wärmekraftmaschine realisiert ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Kolben-Zylindereinheiten, die mit einem Dampfexpansionsraum verbunden sind, zu denjenigen, die mit einem Verbrennungsraum verbunden sind, abwechselnd entlang der Kreislinie, die die Längsachse der Welle umgibt, angeordnet sind.Piston cylinder units of a drive device on different strokes. In particular, at least two different types of piston-cylinder units are provided, so that two different strokes are realized. It is preferred that in piston-cylinder units with shorter strokes these are connected to a steam expansion space. Piston Zylrndereinheiten with longer strokes are inventively preferably connected with combustion chambers. In this particularly preferred embodiment of the heat engine according to the invention, it is thus possible to perform in a single Anträebseinrichtung on steam and combustion-based expansions. It is thus realized a combination of a steam and internal combustion engine in a small space, so that an extremely compact and a very high efficiency having heat engine is realized. Here, it is preferable that the piston-cylinder units connected to a vapor expansion space are alternately arranged to those connected to a combustion space along the circumference surrounding the longitudinal axis of the shaft.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Antriebseinrichtungen vorgesehen. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Antriebseinrichtungen wiederum eine Kombination von mit Dampf- und mit Verbrennungsgas betriebenen Kolben-Zylindereinheiten aufweisen.In a particularly preferred embodiment of the invention, a plurality of drive means are provided. It is particularly preferred that the drive means in turn comprise a combination of steam and combustion gas operated piston-cylinder units.
Die einzelnen Antriebseinrichtungen wirken vorzugsweise mit gesonderten Rotationselementen zusammen. Die Rotationselemente können hierbei mit einer gemeinsamen Welle oder mit gesonderten Wellen verbunden sein.The individual drive devices preferably interact with separate rotation elements. The rotation elements may in this case be connected to a common shaft or to separate shafts.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist eine innere Antriebseinrichtung und eine äußere Antriebseinrichtuπg vorgesehen, die die innere Antriebseinrichtung umgibt. Hierbei ist es bevorzugt, dass beide Antriebseinrichtungen, mehrere auf jeweils einer Kreislinie angeordnete Kolben-Zylindereinheiten aufweisen. Hierdurch ist es möglich, einen sehr leistungsstarken kompakt aufgebauten Motor zu verwirklichen.In a preferred development, an inner drive device and an outer drive device are provided, which surrounds the inner drive device. In this case, it is preferred that both drive devices have a plurality of piston-cylinder units arranged on a respective circular line. This makes it possible to realize a very powerful compact engine.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind zwei Antriebseinrichtungen einander gegenüberliegend angeordnet. Hierbei ist die Bewegungsrichtung der Kolbenstangen bei der Expansion im Wesentlichen einander entgegen gesetzt. Die beiden Antriebseinrichtungen sind jeweils mit einem Rotationseiement verbunden, wobei die beiden Rotationselemente vorzugsweise mit zwei unterschiedlichen Wellen verbunden sind. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, dass bei der Expansion auftretende Kräfte einander entgegen gerichtet sind und sich somit einander gegenüberliegende Kolben- Zyiindereinheiten gegenseitig abstützen.In a further embodiment, two drive means are arranged opposite each other. In this case, the direction of movement of the piston rods during expansion is substantially opposed to each other. The two drive devices are each connected to a rotation element, wherein the two rotation elements are preferably connected to two different shafts. This embodiment has the particular advantage that forces occurring in the expansion are directed counter to each other and thus mutually opposing piston Zyiindereinheiten support each other.
Besonders bevorzugt ist es, die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander zu kombinieren, so dass beispielsweise vier Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, wobei jeweils zwei innere und zwei äußere Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, wobei die beiden inneren und die beiden äußeren Antriebseinrichtungen jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden vorzugsweise mit brennbarem Gas und/oder Dampf betrieben. Diese Antriebsmedien werden in den zentralen Expansionsraum eingeleitet und bewirken ein Verschieben der in den mit dem Expansionsraum verbundenen Zylinder angeordneten Kolben. Das Bewegen der Kolben ist erfindungsgemäß jedoch auch durch Luftdruck möglich. Es ist möglich, in den Expansionsraum Luft einzuleiten. Hierzu kann der Expansionsraum beispielsweise mit einem Trichter verbunden sein. Zur Erzeugung des Luftdrucks tritt in den Trichter Wind ein, so dass die erfindungsgemäße Anlage auch als Windkraftwerk betrieben werden kann. Hierdurch ist auf äußerst einfache und effektive Weise ein Antrieb des Rotationselements möglich. Dieses kann sodann beispielsweise zur Stromerzeugung auch mit einem Generator verbunden werden.It is particularly preferred to combine the two embodiments described above, so that, for example, four drive means are provided, wherein two inner and two outer drive means are provided, wherein the two inner and the two outer drive means are each arranged opposite one another. The preferred embodiments of the invention described above are preferably operated with combustible gas and / or steam. These drive media are introduced into the central expansion space and cause a displacement of the piston arranged in the cylinders connected to the expansion space. The movement of the piston according to the invention, however, also possible by air pressure. It is possible to introduce air into the expansion space. For this purpose, the expansion space may for example be connected to a funnel. To generate the air pressure enters the funnel wind, so that the inventive system can also be operated as a wind power plant. As a result, a drive of the rotary member is possible in a very simple and effective manner. This can then be connected, for example, to generate electricity with a generator.
Ebenso ist es möglich, dem Expansionsraum Wasser zuzuführen, wobei durch die Strömung des Wassers ein Bewegen der Kolben erfolgt. Hierbei kann entsprechend eines Gezeitenkraftwerks das Heben und Senken eines Wasserspiegels genutzt werden.It is also possible to supply water to the expansion space, whereby the movement of the piston is effected by the flow of the water. Here, according to a tidal power plant, the raising and lowering of a water level can be used.
Bei einer Weiterbildung der Erfändung ist es zur Realisierung eines Generators möglich, das oder die Rotationselemente und/oder die Welle mit einer Generatoreinrichtung zu verbinden.In a further development of the invention, it is possible for the realization of a generator to connect the rotary element (s) and / or the shaft to a generator device.
Nachfolgend wir die Erfindung anhand bevorzugter Ausfuhrungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.In the following, we will explain the invention with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen :Show it :
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erstenFig. 1 is a schematic perspective view of a first
Ausfuhrungsform,embodiment,
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht der erstenFig. 2 is a schematic perspective view of the first
Ausführungsform in einer teilweise geschnittenen Ansicht, Fig. 3 eine schematische Schnittansicht der ersten bevorzugtenEmbodiment in a partially sectioned view, Fig. 3 is a schematic sectional view of the first preferred
Ausführungsform in Draufsicht,Embodiment in plan view,
Fig. 4 eine schematische Ansicht der ersten bevorzugtenFig. 4 is a schematic view of the first preferred
Ausfuhrungsform in Draufsicht,Embodiment in plan view,
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht der erstenFig. 5 is a schematic perspective view of the first
Ausführungsform mit zusätzlich dargestellter Generatoreinheit,Embodiment with additionally shown generator unit,
Fig. 6 eine schematische, perspektivische Ansicht einer zweitenFig. 6 is a schematic, perspective view of a second
Ausführungsform in Schnättansicht, wobei es sich um die Hälfte der gesamten Ausführungsform handelt,Embodiment in the Schnättansicht, which is half of the entire embodiment,
Fig. 7. eine Draufsicht der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform imFig. 7 is a plan view of the embodiment shown in Fig. 6 in
Schnitt,Cut,
Fig. 8 eine vereinfachte schematische perspektivische Ansicht einer dritten Ausfuhrungsform, der erfindungsgemäßen8 is a simplified schematic perspective view of a third embodiment of the invention
Wärmekraftmaschine,Heat engine
Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht des Rotationselements der in Fig. 8 dargestellten Ausfuhrungsform,9 shows a schematic perspective view of the rotary element of the embodiment shown in FIG. 8,
Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht der10 is a schematic perspective view of
Antriebeseinrichtung im Halbschnitt der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform,Drive device in half section of the embodiment shown in Fig. 8,
Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht einer alternativenFig. 11 is a schematic perspective view of an alternative
Antriebseinrichtung, die in der dritten Ausführungsform eingesetzt werden kann, Fig. 12 eine schematische perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform mit der alternativen Antriebseinrichtung gemäß Fig. 11 und einer Generatoreinheit,Drive device that can be used in the third embodiment, 12 shows a schematic perspective view of the third embodiment with the alternative drive device according to FIG. 11 and a generator unit,
Fign,FIGS,
13 u. 14 weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Anordnung der Kolben-13 u. 14 further design possibilities of the arrangement of the piston
Zylindereinrichtungen,Cylinder devices,
Fig. 15 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Wärmekraftmaschine, die eine selbststäπdige Erfindung darstellt,15 is a schematic sectional view of another embodiment of a heat engine, which is a selbststäπdige invention,
Fig. 16 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der in Fig. 15 dargestellten Ausfuhrungsform, und16 is a schematic representation of a development of the embodiment shown in Fig. 15, and
Fig. 17 eine schematische Draufsicht auf zwei in der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform verwendete Rotationselemente.17 is a schematic plan view of two rotation elements used in the embodiment shown in FIG. 16.
Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform (Fign. 1 bis 4) ist innerhalb eines Rotationselements 10 eine nicht rotierende Achse 12 angeordnet. Um die Achse herum sind mehrere sternförmig ausgebildete AntriebseinrichtungenIn the first preferred embodiment (Figures 1 to 4), a non-rotating shaft 12 is disposed within a rotary member 10. Around the axis are several star-shaped drive means
14 vorgesehen. Jede der Antriebseinrichtungen weist im dargestellten Ausführungsbeispie! sieben Kolben-Zylindereinrichtungen auf, die jeweils einen Zylinder 16 aufweisen, in dem ein Kolben 18 angeordnet ist. Die Kolben- Zylindereinrichtungen 16, 18 sind sternförmig angeordnet und weisen einen gemeinsamen Brennraum 20 auf, der im Wesentlichen als Teil der Achse 12 ausgebildet ist. Über die hohle Achse 12 können beispielsweise Brennstoffzuleitungen zu den Expansions- bzw. Brennräumen 20 geführt werden. Ebenso sind die Abgasleϊtungen durch die hohle Achse geführt. Durch Expansion des Antriebsmediums wie eines Brennstoff-Gasgemisches in dem Expansionsraum 20 werden sämtliche Kolben 18 nach außen gedruckt. Da die Kolbenköpfe 22 der einzelnen Kolben 18 an einer eine wellenförmige Struktur aufweisenden Kraftübertragungsfiäche 24 anliegen, jedoch mit dieser nicht fest verbunden sind, bewirkt ein Expandieren, das heißt ein Verschieben der Kolben nach außen ein Drehen des Rotationseiernents 10 in Richtung eines Pfeils 26 um die stationäre Welle 12 herum.14 provided. Each of the drive devices has in the illustrated Ausführungsbeispie! seven piston-cylinder devices, each having a cylinder 16 in which a piston 18 is arranged. The piston-cylinder devices 16, 18 are arranged in a star shape and have a common combustion chamber 20, which is formed substantially as part of the axis 12. For example, fuel supply lines can be led to the expansion or combustion chambers 20 via the hollow axle 12. Similarly, the Abgasleϊtungen are guided by the hollow axis. By expanding the drive medium such as a fuel-gas mixture in the expansion space 20, all the pistons 18 are printed outwardly. Since the piston heads 22 of the individual pistons 18 on a wavy structure abutting Kraftübertragungsfiäche 24, but are not firmly connected to this, causes an expanding, that is, a displacement of the piston outwardly rotating the Rotierniernents 10 in the direction of an arrow 26 about the stationary shaft 12 around.
Erfindungsgemäß sind mehrere Antriebseinrichtungen bezogen auf die Welle 12 hintereinander angeordnet, wobei die Kolben-Zylindereinrichtungen 16, 18 zueinander vorzugsweise in einem konstanten Winkel versetzt angeordnet sind. Die einzelnen Aπtriebseinrichtungen 14 sind somit in Draufsicht um den selben Winkel verdreht angeordnet. Die Rotation wird dadurch bewirkt, dass das Rotationselement 10 in Richtung des Expansionsraum 20 weisende Ausbuchtungen 28 und zwischen den Ausbuchtungen 28 Einbuchtungen 30 aufweist. Ausbuchtungen 28 und Einbuchtungen 30 sind somit abwechselnd zueinander in Umfangsrichtung des Rotationselements insbesondere symmetrisch mit konstanten Winkelabständen zueinander angeordnet.According to the invention, a plurality of drive devices are arranged one behind the other with respect to the shaft 12, wherein the piston-cylinder devices 16, 18 are preferably offset relative to one another at a constant angle. The individual Aπtriebseinrichtungen 14 are thus arranged rotated in plan view at the same angle. The rotation is effected by the fact that the rotary element 10 has bulges 28 pointing in the direction of the expansion space 20 and indentations 30 between the bulges 28. Bulges 28 and indentations 30 are thus arranged alternately to one another in the circumferential direction of the rotary element, in particular symmetrically with constant angular distances from each other.
Durch zeitversetztes Zünden des Verbrennungsmediums in denBy time-delayed ignition of the combustion medium in the
Expansionsräumen 20 der vorzugsweise mindestens dreiExpansion spaces 20 of preferably at least three
Antriebseinrichtungen 14 kann somit ein gleichmäßiges Drehen des Rotationselements 10 bewirkt werden.Drive means 14 thus a uniform rotation of the rotary member 10 can be effected.
Aus den Fign. 3 und 4 ist insbesondere ersichtlich, dass die einzelnen Aπtriebseinrichtungen jeweils sternförmig zueinander angeordnete Kolben- Zylinderetnrichtungen 16, 18 mit jeweils einem zentralen Brennraum 20 aufweisen. Die einzelnen Antriebseinrichtungen 10 sind zueinander verdreht, insbesondere um den selben Winkel angeordnet, Hierdurch befinden sich die Kolben der einzelnen Antriebseinrichtungen 10 jeweils in unterschiedlichen Stellungen. Insbesondere sind jeweils nur die Kolben einer Antriebseinrichtung 14 im unteren oder oberen Totpunkt. Bei dem Vorsehen von mehr als zwei, insbesondere drei Antriebseinrichtungen, sind die Kolben jeweils einer Antriebseinrichtung im oberen Totpunkt, die Kolben einer weiteren Antriebseinrichtung im unteren Totpunkt, und die Kolben der dritten Antriebseinrichtung befinden sich zwischen den beiden Totpunkten.From the Fign. 3 and 4 it can be seen in particular that the individual drive devices each have star-shaped piston cylinder sets 16, 18 each with a central combustion chamber 20. The individual drive devices 10 are rotated relative to one another, in particular arranged at the same angle. As a result, the pistons of the individual drive devices 10 are each in different positions. In particular, in each case only the pistons of a drive device 14 in the lower or upper dead center. In the provision of more than two, in particular three drive means, the pistons are each a drive device at top dead center, the piston another Drive means in the bottom dead center, and the pistons of the third drive means are located between the two dead centers.
Die Rotationsbewegung des Rotationselements 10 kann beispielsweise über ein zwischengeschaltetes Getriebe oder dergleichen auf eine Antriebswelle übertragen werden. Ebenso ist es möglich, das Rotationselement 10 feststehend auszugestalten und somit ein Drehen einer auf der Welle 12 gelagerten Welle zu realisieren.The rotational movement of the rotary member 10 may be transmitted to a drive shaft via an intermediate gear or the like, for example. Likewise, it is possible to design the rotating element 10 stationary and thus to realize a rotation of a shaft 12 mounted on the shaft.
Ferner können die Expansionsräume 20 auch mehrere Expansionskammern aufweisen. Hierbei können beispielsweise alle Kammern eines Expansionsraums 20 als Verbrennungskammern ausgebildet sein. Hierdurch ist ein zeitlich versetztes Zünden in den einzelnen Kammern möglich, um eine verbesserte Wärmeabfuhr zu realisieren. Bei dieser Ausführungsform ist das Rotatioπselement sodann nicht mehr symmetrisch ausgebildet, und/oder die Winkel zwischen den einzelnen Kolbenzylindereinrichtungen 16, 18 einer Antriebseinrichtung 14 weisen keinen konstanten Winkel zueinander mehr auf.Furthermore, the expansion spaces 20 can also have a plurality of expansion chambers. In this case, for example, all chambers of an expansion space 20 may be formed as combustion chambers. As a result, a time-delayed ignition in the individual chambers is possible in order to realize an improved heat dissipation. In this embodiment, the Rotatioπselement then no longer formed symmetrically, and / or the angle between the individual piston-cylinder devices 16, 18 of a drive device 14 have no constant angle to each other more.
Das Rotationselement 10 ist vorzugsweise, beispielsweise durch das Zwischenschalten eines Getriebes mit einer Generatoreinrichtung verbunden. Besonders bevorzugt ist, dass das Rotationselement 10 von einer Generatoreinheit umgeben ist, wobei die Generatoreinheit entsprechend dem Rotationselement als im Wesentlichen zylindrisches Bauteil ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist die Generatoreinheit als im Wesentlichen kugelförmige Einheit ausgebildet und kann ebenfalls auf der Welle 12 gelagert sein.The rotation element 10 is preferably connected to a generator device, for example by interposing a transmission. It is particularly preferred that the rotary member 10 is surrounded by a generator unit, wherein the generator unit may be formed according to the rotary member as a substantially cylindrical member. Preferably, the generator unit is formed as a substantially spherical unit and may also be mounted on the shaft 12.
Zur Stromerzeugung kann die in den Figuren 1 bis 4 dargesteifte Ausführungsform, wie in Fig. 5 dargestellt, von einer Generatoreinheit 70 umgeben sein. Hierzu ist das Rotationselement 10 mit Magneten 72 verbunden. Die einzelnen Magnete 72 sind zwischen den Einbuchtungen 30 des Rotationselements 10 angeordnet und werden zusammen mit dem Rotationselement 10 um die Welle 12 gedreht. Ferner weist die i c.For power generation, the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, as shown in FIG. 5, may be surrounded by a generator unit 70. For this purpose, the rotary member 10 is connected to magnets 72. The individual magnets 72 are arranged between the recesses 30 of the rotary member 10 and are rotated together with the rotary member 10 about the shaft 12. Furthermore, the i c.
Generatoreinheft 70 Spulen 74 auf, in denen aufgrund der Bewegungen der Magnete 12 Strom induziert wird.Generatoreinheft 70 coils 74, in which due to the movements of the magnets 12 current is induced.
In der zweiten Ausfuhruπgsform (Fign. 6 und 7) sind die selben oder ähnliche Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet. Der wesentliche Unterschied dieser Ausführungsform zu der ersten bevorzugten Ausfuhrungsform {Fign. 1 bis 4) besteht darin, dass der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kugelförmig ausgebildet ist Das Rotationsetement weist somit nicht wie bei der ersten Ausführungsform (Fign, 1 bis 5) in Längsrichtung einen gleichbleibenden Querschnitt auf, sondern ist sphärisch ausgebildet. Innerhalb einer im dargestellten Ausführungsbeispiel dargestellten, jedoch nicht unbedingt erforderlichen inneren Kugel 32 sind die Antriebseinrichtungen 14 angeordnet, die wiederum mehrere, im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel fünf Kolben-Zylindereinrichtungen 16, 18 aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Antriebseinrichtungen 14 vorgesehen, von denen eine geschnitten dargestellt ist, eine weitere im Hintergrund dargestellt ist und die dritte nicht sichtbar ist, da sie in der nicht dargestellten Hälfte des Verbrennungsmotors dieser Ausführungsform vorgesehen ist. Das Rotatioπselement dieser Ausführungsform weist ebenfalls eine Kraftübertragungsfläche 24 mit Wellenstruktur auf. Diese ist allerdings sphärisch ausgebildet und umschließt die innere Kugel 32, die insbesondere zur Fixierung der Zylinder 16 dient Insbesondere zur Lagerung des Rotationselements 10 ist eine äußere Kugel 34 vorgesehen.In the second embodiment (Figures 6 and 7), the same or similar components are identified by the same reference numerals. The essential difference of this embodiment to the first preferred embodiment {Fign. 1 to 4) is that the internal combustion engine according to the invention is spherical in shape. Thus, unlike the first embodiment (FIGS. 1 to 5), the rotary element does not have a constant cross section in the longitudinal direction but is of spherical design. Within an illustrated in the illustrated embodiment, but not necessarily required inner ball 32, the drive means 14 are arranged, which in turn have several, in the illustrated embodiment, five piston-cylinder devices 16, 18. In the illustrated embodiment, three drive means 14 are provided, one of which is shown in section, another is shown in the background and the third is not visible, since it is provided in the half of the internal combustion engine of this embodiment, not shown. The rotatory element of this embodiment also has a force transmission surface 24 with a wave structure. However, this is spherical and encloses the inner ball 32, which is used in particular for fixing the cylinder 16. In particular for supporting the rotary member 10, an outer ball 34 is provided.
Auch bei der zweiten Ausführungsform (Fign. 6 und 7) ist es möglich, den zentralen Expansionsraum 20 derart umzugestalten, dass mehrere Expansionskammern vorgesehen sind. Diese können, wie vorstehend erläutert, als Verbrennungskammern oder Dampfexpansionskammern ausgebildet oder entsprechend zueinander angeordnet sein. Die Expansion des Dampfes kann hierbei derart gesteuert werden, dass sie zeitversetzt in den einzelnen Kammern erfolgt. Besonders bevorzugt ist es auch bei dieser Ausführungsform, das Rotatioπselement 10 von einer Generatoreinheit zu umgeben. Hierbei ist die Generatoreinheit in besonders bevorzugter Ausführungsform entsprechend der Kugel 34 ausgebildet und umgibt das Rotationselement vorzugsweise vollständig.Also in the second embodiment (Figs 6 and 7), it is possible to reshape the central expansion space 20 such that a plurality of expansion chambers are provided. These can, as explained above, be formed as combustion chambers or steam expansion chambers or arranged corresponding to one another. The expansion of the steam can in this case be controlled such that it takes place with a time delay in the individual chambers. It is particularly preferred in this embodiment, the Rotatioπselement 10 to be surrounded by a generator unit. In this case, the generator unit is formed in a particularly preferred embodiment according to the ball 34 and preferably surrounds the rotation element completely.
Bein einer dritten bevorzugten Ausführungsform (Fign. 8 bis 12) sind ähnliche und identische Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.In a third preferred embodiment (Figures 8 to 12), similar and identical components are identified by the same reference numerals.
Der Wesentliche Unterschied dieser Ausführungsform zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass die Antriebseinrichtung 14 unterschiedlich ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform weist die Antriebseinrichtung 14 drei Zylinder 36, 38 auf, wobei der Zylinder 36 einen größeren Querschnitt als die beiden Zylinder 38 hat. Der Zylinder 36, in dem ein Kolben 40 mit ebenfalls entsprechend größerem Querschnitt angeordnet ist, ist mit einer Verbrennungskammer 42 des Expansionsraums 20 verbunden. In der Verbrennungskammer 42 erfolgt ein Verbrennen bzw. Explodieren eines Kraftstoff- Luftgemisches,The essential difference of this embodiment from the embodiment described above is that the drive device 14 is designed differently. In this embodiment, the drive device 14 has three cylinders 36, 38, wherein the cylinder 36 has a larger cross-section than the two cylinders 38. The cylinder 36, in which a piston 40 is likewise arranged with a correspondingly larger cross section, is connected to a combustion chamber 42 of the expansion space 20. In the combustion chamber 42 is a burning or exploding a fuel-air mixture,
In den beiden Zylindern 38 sind Kolben 44 mit geringerem Querschnitt angeordnet. Die beiden Kolben 44 sind mit einer gemeinsamen Dampf- Expansionskammer verbunden, wobei die Dampf-Expansionskammer 46 die Verbrennungskammer 42 teilweise umgibt, so dass die bei der Verbrennung bzw. Explosion in der Verbrennungskammer 42 entstehende Wärme ein Erhitzen des in der Dampf-Expansionskarnmer befindlichen Dampfs bewirkt.In the two cylinders 38 pistons 44 are arranged with a smaller cross-section. The two pistons 44 are connected to a common vapor expansion chamber, with the vapor expansion chamber 46 partially surrounding the combustion chamber 42, such that the heat generated in the combustion chamber 42 during combustion causes heating of the vapor present in the vapor expansion chamber causes.
Bei der in den Fig. 9 bis 10 dargestellten Ausführungsform sind die Kolbenköpfe als Stifte 48, bzw. als Doppeistifte 50 ausgebildet. Die mit den Kolben 44 verbunden Stifte 48 liegen an einer inneren Rotationsbahn 52 (Fig. 9) des Rotationselements 10 an. Die beiden Kolbenstϊfte 50 liegen jeweils an einer seitlich neben der Rotationsbahn 52 angeordneten Rotationsbahn 54 an, wobei die beiden Rotationsbahnen identisch ausgebildet sind. Wie sich aus den Rotationsbahnen 52,54 ergibt, befinden sich die Kolben 40 und 44 zu unterschiedliche Zeitpunkten in dem oberen bzw. unterem Totpunkt.In the embodiment illustrated in FIGS. 9 to 10, the piston heads are designed as pins 48, or as double pins 50. The pins 48 connected to the pistons 44 abut against an inner rotational path 52 (FIG. 9) of the rotary element 10. The two Kolbenstϊfte 50 each lie against a laterally adjacent to the rotational path 52 arranged rotational path 54, wherein the two rotation paths are identical. As is clear from the Rotation tracks 52,54 results, the pistons 40 and 44 are at different times in the top and bottom dead center.
Die Zuleitung der entsprechenden Medien zu den Kammer 42, 46 erfolgt durch Leitungen 56,58, 60 (Fig.7). Hier wird beispielsweise durch die Leitung 56 Gas zu den Verbrennungskammern innerhalb eines in einer Kugel 57 angeordneten Expansionsraum zugeführt. Abgas kann durch die Leitung 58 abgeführt werden. Ferner ist eine Zufuhr von Luft durch die Leitung 60 möglich. Der verbleibende offene Raum 61 kann femer als Zuführkanal von Wasser zum Nachfüllen, als Servϊcekammer oder dergleichen genutzt werden.The supply of the appropriate media to the chamber 42, 46 is carried by lines 56,58, 60 (Figure 7). Here, for example, gas is supplied to the combustion chambers within an expansion space arranged in a ball 57 through the line 56. Exhaust gas can be removed through the line 58. Furthermore, a supply of air through the conduit 60 is possible. The remaining open space 61 can also be used as a supply channel of water for refilling, as a Servϊcekammer or the like.
Die Leitungen 56, 58, 60 sind innerhalb der stationären Welle 12 angeordnet. Die Weife 12 trägt ferner im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugellager ausgebildete Lagereinrichtungen 62. Mit den Lagereinrichtungen 62 ist eine Kugel 34 entsprechend den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausfuhrungsformen verbunden, wobei die Kugel 34 das Rotationselement trägt oder auch einstückig mit diesen ausgebildet sein kann.The lines 56, 58, 60 are disposed within the stationary shaft 12. With the bearing devices 62, a ball 34 is connected according to the embodiments shown in Figures 6 and 7, wherein the ball 34 carries the rotary member or may be formed integrally therewith.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Antriebseinrichtung 14 (Fig. 11) sind Doppel-Kolbeneinrichtungen 76 vorgesehen. Jede Doppel-In an alternative embodiment of the drive means 14 (Figure 11), dual piston means 76 are provided. Each double
Kolbeneinrichtung 76 weist einen inneren Kolben 78 sowie einen im Querschnitt ringförmigen, den inneren Kolben 78 umgebenden Kolben 80 auf. Der innere Kolben 78 weist einen Stift 48 auf, der dem Stift 48 des Kolbens 44 (Fig. 10) entspricht. Entsprechend weist der äußere ringförmige Kolben 80 zwei Doppelstifte 50 auf, die dem Doppelstift 50 des Kolbens 40 (Fig. 10) entsprechen. In dieser bevorzugten Ausführungsform kann der innere Kolben 78 mit einer Dampf-Expansionskammer 46 und der ringförmige Kolben 80mit einer Verbrennungskammer 42 verbunden sein. Die entsprechenden Kammern können im inneren der Welle 12 zu einem zentralen Expansionsraum 20 mit mehreren Kammern zusammengeführt sein. Die in den Figuren 8 bis 10 bzw. der alternativen Ausführungsform in Fig. 11 dargestellten Ausführungsformen, weisen in bevorzugter Ausfuhrungsform ebenfalls eine Generatoreinheit 82 (Fig. 12) auf. Die Generatoreinheit 82 ist kugelförmig ausgebildet und insbesondere auch auf der Welle 12 gelagert. Die Generatoreinheit 82 weist entsprechend der in Fig.5 dargestellten Generatoreinheit mehrere Spulen 84 auf, in denen von den Magneten 86 Strom induziert wird.Piston device 76 has an inner piston 78 and an annular cross-section, the inner piston 78 surrounding piston 80. The inner piston 78 has a pin 48 corresponding to the pin 48 of the piston 44 (Figure 10). Accordingly, the outer annular piston 80 has two double pins 50 corresponding to the double pin 50 of the piston 40 (FIG. 10). In this preferred embodiment, the inner piston 78 may be connected to a vapor expansion chamber 46 and the annular piston 80 to a combustion chamber 42. The corresponding chambers may be merged in the interior of the shaft 12 to a central expansion space 20 having a plurality of chambers. The embodiments shown in FIGS. 8 to 10 or the alternative embodiment in FIG. 11 also have a generator unit 82 (FIG. 12) in a preferred embodiment. The generator unit 82 is spherical and in particular also mounted on the shaft 12. According to the generator unit shown in FIG. 5, the generator unit 82 has a plurality of coils 84, in which current 86 is induced by the magnets.
Anstelle der Anordnung der Kolben-Zylindereinrichtungen der einzelnen Antriebseinrichtungen in Ebenen können diese auch im Raum, wie beispielsweise in Fig. 13 oder 14 dargestellt, angeordnet sein. Die einzelnen in den Zylinder 16 angeordneten Kolben 18 wirken wiederum auf eine nicht dargestellte Kraftübertragungsfläche eines Rotationselements ein. Dieses kann von einer insbesondere kugelförmigen Generatoreinheit umgeben sein.Instead of arranging the piston-cylinder devices of the individual drive devices in planes, these can also be arranged in space, as shown for example in FIG. 13 or 14. The individual pistons 18 arranged in the cylinder 16 in turn act on a non-illustrated force transmission surface of a rotary element. This can be surrounded by a particular spherical generator unit.
Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der es sich um eine selbstständige Erfindung der Wärmekraftmaschine handelt, sind mehrere, in dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei, Kraftubertragungseinrichtungen 88 vorgesehen. Jede Kraftubertragungseinrichtung 88 weist mehrere Kolben- Zylindereinheiten 90 auf. Die Kolben der Kolben-Zylindereinheiten 90 sind jeweils mit einer Kolbenstange 92 verbunden. Die Kolbenstangen 92, insbesondere deren freien Enden, liegen an einer Kraftübertragungsfläche 94 eines im Wesentlichen topfförmig ausgebildeten Rotationselement 96 an. Das Rotationselement 96 ist mit einer Welle 98 verbunden bzw. einstuckig ausgebildet. Das Rotationselement 96 rotiert zusammen mit der Welle 98 um die selbe Längsachse 100,In a further embodiment, which is an independent invention of the heat engine, several, in the embodiment shown in Fig. 15, two, Kraftubertragungseinrichtungen 88 are provided. Each Kraftubertragungseinrichtung 88 has a plurality of piston-cylinder units 90. The pistons of the piston-cylinder units 90 are each connected to a piston rod 92. The piston rods 92, in particular their free ends, bear against a force transmission surface 94 of a substantially pot-shaped rotational element 96. The rotary member 96 is connected to a shaft 98 and formed einstuckig. The rotation element 96 rotates together with the shaft 98 about the same longitudinal axis 100,
Da die Kraftübertragungsfläche 94 des Rotatϊonseiements 96 wellenförmig ausgebildet ist und entsprechend der Täler und Berge der wellenförmigen Kraftübertragungsfläche die Kolben-Zylindereinheiten 90 auf einer kreisförmigen, die Längsachse 100 umgebende Linie angeordnet sind, sind je nach Lage der Kolben-Zylindereinheiten 90 relativ zur Kraftübertragungsfläche 94 die entsprechenden Kolben in einer unterschiedlichen Stellung, insbesondere in einem oberen oder unteren Totpunkt. Durch eine Expansion in den Expansionsräumen 102 der einzelnen Kolben-Zylindereinheiten erfolgt eine Bewegen der Kolbenstange 92 in Richtung des Rotationselements 96.Since the force transmission surface 94 of the Rotatϊonseiements 96 is wave-shaped and corresponding to the valleys and mountains of the wave-shaped force transmission surface, the piston-cylinder units 90 are arranged on a circular, the longitudinal axis 100 surrounding line, depending on the position of the piston-cylinder units 90 relative to the force transmission surface 94, the corresponding piston in a different position, in particular in an upper or lower dead center. By an expansion in the expansion spaces 102 of the individual piston-cylinder units, the piston rod 92 is moved in the direction of the rotation element 96.
Die einzelnen Kolben-Zylindereinheiten weisen einen unterschiedlichen Hub auf, wobei eine erste Gruppe Kolben-Zylindereinheiten einen längeren und einen zweite Gruppe einen kürzeren Hub aufweist. Die Gruppe mit kürzerem Hub ist hierbei vorzugsweise durch Dampf und die mit größerem Hub durch Brennstoff betrieben. Dem entsprechend weist die Kraftübertragungsfläche Erhebungen unterschiedlicher Höhe auf, so dass die einzelnen Kolben- Zylindereinrichtungen von unterschiedlichen Erhebungen der Kraftübertragungsfläche in den oberen Totpunkt gedrückt werden.The individual piston-cylinder units have a different stroke, wherein a first group of piston-cylinder units has a longer and a second group has a shorter stroke. The group with a shorter stroke is preferably operated by steam and the one with a larger stroke by fuel. Accordingly, the force transmission surface has elevations of different height, so that the individual piston cylinder devices are pressed by different elevations of the force transmission surface in the top dead center.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform (Fig. 16) sind insgesamt vier Antriebseinrichtungen 88 vorgesehen. Die beiden Antriebseinrichtungen 88 gemäß der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform sind jeweils von einer weiteren Antriebseinrichtung mit mehreren auf einer Kreislinie mit größerem Umfang angeordneten Kolben-Zylindereinrichtungen 90 umgeben. In bevorzugter Ausführungsform sind die Antriebseinrichtungen 88 wie vorstehend beschrieben, ausgebildet und weisen insbesondere Koiben- Zylindereinrichtungen mit unterschiedlichen Hüben auf.In a preferred development of the embodiment shown in FIG. 15 (FIG. 16), a total of four drive devices 88 are provided. The two drive devices 88 according to the embodiment shown in FIG. 15 are each surrounded by a further drive device having a plurality of piston-cylinder devices 90 arranged on a larger circumference on a circular line. In a preferred embodiment, the drive means 88 are as described above, formed and in particular have Koiben- cylinder devices with different strokes.
Je Antriebseinrichtung 88 ist ein gesondertes Rotationselement 96 vorgesehen, wobei jeweils mit der Welle 98 ein Rotationselement 96 mit geringerem bzw. größerem Durchmesser (Fig. 17) vorgesehen ist. Ein Paar von Rotationselementen 96, wie in Fig. 17 dargestellt, ist über Stege 104 miteinander verbunden. Die beiden Rotationselemente 96 sind mit der Welle 98 verbunden. Ferner ist es möglich, mehr als zwei, insbesondere konzentrisch angeordnete Rotationselemente 96 vorzusehen. A separate rotary element 96 is provided per drive device 88, with a respective smaller or larger diameter rotary element 96 being provided with the shaft 98 (FIG. 17). A pair of rotary members 96, as shown in Fig. 17, is connected to each other via webs 104. The two rotary elements 96 are connected to the shaft 98. Furthermore, it is possible to provide more than two, in particular concentrically arranged, rotary elements 96.

Claims

_ p i _Patentansprüche _ pi _Patent claims
1. Wärmekraftmaschine mit1. heat engine with
mindestens einer innerhalb eines gemeinsamen Rotationselemeπts (10) angeordneten, das Rotationselement (10) antreibenden Antriebseinrichtung (14),at least one drive device (14) arranged within a common rotation element (10) and driving the rotation element (10),
wobei die Antriebseinrichtung (14) mehrere, mit jeweils einem zentralen Expansionsraum (20) verbundene Zylinder (16) aufweist, in denen Kolben (18) angeordnet sind,wherein the drive device (14) has a plurality of cylinders (16) each connected to a central expansion space (20) in which pistons (18) are arranged,
wobei die Kolben (18) zum Antreiben des Rotationselements (10) mit diesem verbunden sind, insbesondere an einer Kraftübertragungsfläche (24) des Rotationselements (10) anliegen.wherein the pistons (18) for driving the rotary element (10) are connected thereto, in particular abut against a force transmission surface (24) of the rotary element (10).
2. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antriebseinrichtungen (14) vorgesehen sind, die jeweils einen gemeinsamen Expansionsraum (20) aufweisen.2. Heat engine according to claim 1, characterized in that a plurality of drive means (14) are provided, each having a common expansion space (20).
3. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Antriebseinrichtung (14) mindestens drei Zylinder- Kolbeneinrichtungen (16, 18)r insbesondere sternförmig um den gemeinsamen Expansionsraum (20) herum angeordnet sind.3. Heat engine according to claim 1 or 2, characterized in that each drive means (14) at least three cylinder piston means (16, 18) r are arranged in particular in a star shape around the common expansion space (20) around.
4. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyiinder-Kolbeneinrichtungen (16, 18) je Antriebseinrichtung (14) in einer Ebene angeordnet sind und vorzugsweise die Ebenen benachbarter Antriebseinrichtungen (14) zueinander parallel sind. 4. Heat engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Zyiinder piston means (16, 18) per drive means (14) are arranged in a plane and preferably the planes of adjacent drive means (14) are parallel to each other.
5. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement (10) ein, eine Welienstruktur aufweisende Kraftübertragungsfläche (24) aufweist, an der die Kolbenköpfe (22) der Kolben (18) anliegen.5. Heat engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotational element (10) has a structure having a structure of the power transmission surface (24), against which the piston heads (22) of the piston (18).
6. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenköpfe (22) an einem unteren Totpunkt der Kolben (18) an eine in Richtung des Expansionsraum (20) weisenden Ausbuchtung (28) der Welienstruktur anliegen.6. Heat engine according to claim 5, characterized in that the piston heads (22) at a bottom dead center of the piston (18) against a in the direction of the expansion space (20) facing the bulge (28) of the structure of the structure.
7. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschieben, bzw. Expandieren der Kolben (18) nach außen die Kolbenköpfe (22) zum Antreiben des Rotationselements (10) in eine Einbuchtung (30) der Wellenstruktur gleiten.7. Heat engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that when moving, or expanding the piston (18) outwardly slide the piston heads (22) for driving the rotary member (10) in a recess (30) of the wave structure.
8. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kolben (18) einer Antriebseinrichtung (14) synchron bewegen.8. Heat engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pistons (18) of a drive device (14) move synchronously.
9. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise alle Kolben-Zylindereinrichtungen (16, 18) einer Antriebseinrichtung (14) zu allen Kolben- Zylindereinrichtungen (16, 18) einer benachbarten Antriebseinrichtung (14) insbesondere um den gleichen Winkel zueinander versetzt angeordnet sind.9. Heat engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that preferably all piston-cylinder devices (16, 18) of a drive device (14) to all piston-cylinder devices (16, 18) of an adjacent drive means (14) in particular by the same Angle are arranged offset from each other.
10. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (28) und die Einbuchtungen (30) des Rotationselements (10) bei benachbarten Antriebseinrichtungen (14) insbesondere um den gleichen Winkel zueinander versetzt angeordnet sind. 10. Heat engine according to one of claims 6 to 9, characterized in that the bulges (28) and the recesses (30) of the rotary member (10) are arranged offset in adjacent drive means (14) in particular by the same angle to each other.
11. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsräume (20) zumindest teilweise Verbrennungsräume sind.11. Heat engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the expansion chambers (20) are at least partially combustion chambers.
12. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsräume (20) zumindest teilweise Dampfexpansionsräume sind, in denen insbesondere Wasserdampf expandiert.12. Heat engine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the expansion chambers (20) are at least partially steam expansion chambers, in which in particular steam expands.
13. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsräume (20) zumindest teilweise mehrere Expansionskammer (42, 46) aufweisen.13. Heat engine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the expansion chambers (20) at least partially a plurality of expansion chamber (42, 46).
14. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampf-Expansionskammer (46) eine Verbrennuπgskammer (42) teilweise umgibt.14. Heat engine according to claim 13, characterized in that a steam expansion chamber (46) a Verbrennuπgskammer (42) partially surrounds.
15. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskammer (42, 46) eines Expansionsraums (20) zur Expansion unterschiedlicher Medien dienen.15. Heat engine according to claim 13 or 14, characterized in that the expansion chamber (42, 46) of an expansion space (20) serve to expand different media.
16. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (40, 44 ; 78, 80) einer Antriebseinrichtung (14) mit unterschiedlichen Kraftübertragungsflächen (52, 54) eines Rotationselements (10) verbunden sind.16. Heat engine according to claim 15, characterized in that the pistons (40, 44, 78, 80) of a drive device (14) with different power transmission surfaces (52, 54) of a rotary member (10) are connected.
17. Wärmekraftmaschine mit17. Heat engine with
einem mit einer Welle (98) verbundenen Rotationselement (96) mit einer wellenförmigen Kraftübertragungsfläche (94), einer mindestens eine Koiben-Zylindereinhett (90) aufweisende Antriebseinrichtung (88),a rotary element (96) connected to a shaft (98) and having a wave-shaped force transmission surface (94), a drive device (88) having at least one Koiben cylinder Einhett (90),
wobei eine Kolbenstange (92) der mindestens einen Koiben- Zylindereinheit (90) an der Kraftübertragungsfläche (94) anliegt,wherein a piston rod (92) of the at least one Koiben cylinder unit (90) on the force transmission surface (94) is present,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s sd a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
die Kolbenstange (92) im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse (100) der Weile angeordnet ist.the piston rod (92) is arranged substantially parallel to a longitudinal axis (100) of the shaft.
18. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kolben-Zylindereinheiten (88) um die Längsachse (100) der Welle (98) herum, insbesondere auf einer Kreislinie angeordnet sind.18. Heat engine according to claim 17, characterized in that a plurality of piston-cylinder units (88) about the longitudinal axis (100) of the shaft (98) are arranged around, in particular on a circular line.
19. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (88) mehrere Kolben- Zylindereinheiten (90) aufweist, wobei diese insbesondere zwei unterschiedliche Hübe aufweisen,19. A heat engine according to claim 17 or 18, characterized in that the drive means (88) comprises a plurality of piston-cylinder units (90), these in particular have two different strokes,
20. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheit (90) mit einem kürzerem Hub einen Dampfexpansionsraum (102) aufweist,20. Heat engine according to claim 19, characterized in that the piston-cylinder unit (90) with a shorter stroke has a steam expansion space (102),
21. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheit (90) mit einem längerem Hub einen Verbrennungsraum (102) aufweist.21. Heat engine according to claim 19 or 20, characterized in that the piston-cylinder unit (90) having a longer stroke, a combustion chamber (102).
22. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsfläche (94) im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (100) der Welle (98) ausgerichtet ist. 22. Heat engine according to one of claims 17 to 21, characterized in that the force transmission surface (94) is oriented substantially perpendicular to the longitudinal axis (100) of the shaft (98).
23. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 22, gekennzeichnet durch mehrere, jeweiis mindestens eine Kolbenzylindereinheit (90) aufweisende Antriebseinrichtung (88), die insbesondere jeweils mit einem gesonderten Rotationselement (96) zusammenwirkt.23. A heat engine according to any one of claims 17 to 22, characterized by a plurality, jeweiis at least one piston-cylinder unit (90) having drive means (88) which cooperates in each case in particular with a separate rotary element (96).
24. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Antriebseinrichtung (88) von einer äußeren Antriebseinrichtung umgeben ist, wobei beide Antriebseinrichtungen (88) vorzugsweise jeweils auf einer Kreislinie angeordnet sind.24. Heat engine according to claim 23, characterized in that an inner drive means (88) is surrounded by an outer drive means, wherein both drive means (88) are preferably each arranged on a circular line.
25. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei jeweils einander gegenüberliegende Antriebseinrichtungen deren Kolbenstangen (92) in entgegen gesetzte Richtung weisen, vorgesehen sind, wobei mindestens zwei Rotationselemente (96) vorgesehen sind, die vorzugsweise mit zwei unterschiedlichen Wellen (98) verbunden sind.25. Heat engine according to claim 23 or 24, characterized in that at least two mutually opposite drive means whose piston rods (92) have in the opposite direction, are provided, wherein at least two rotation elements (96) are provided, preferably with two different waves ( 98) are connected.
26. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch eine mit dem Rotationselement (10) oder der Weife verbundene insbesondere das Rotationselement (10) oder die Weife umgebende Generatoreinheit (70, 82)26. Heat engine according to one of claims 1 to 25, characterized by a with the rotary member (10) or the Weig connected in particular the rotary member (10) or the Weig surrounding generator unit (70, 82)
27. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass durch Kopplung der Dampfexpansionsräume und der Verbrennungsräume eine kompakte Wärmekraftmaschine ausgebildet ist. 27. Heat engine according to one of claims 1 to 26, characterized in that a compact heat engine is formed by coupling the steam expansion chambers and the combustion chambers.
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