WO2000014385A1 - Rotationskolbenaggregat - Google Patents

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WO2000014385A1
WO2000014385A1 PCT/EP1999/006620 EP9906620W WO0014385A1 WO 2000014385 A1 WO2000014385 A1 WO 2000014385A1 EP 9906620 W EP9906620 W EP 9906620W WO 0014385 A1 WO0014385 A1 WO 0014385A1
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WO
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piston
substances
media
space
combustion
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PCT/EP1999/006620
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Obieglo
Original Assignee
Helmut Obieglo
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Publication date
Application filed by Helmut Obieglo filed Critical Helmut Obieglo
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F01C11/004—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/22—Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/14—Shapes or constructions of combustion chambers

Definitions

  • the invention relates to a device for guiding or influencing Ü process courses of media or substances according to the preamble of the claim.”
  • the facility is used in particular to optimize and clarify
  • lifting and rotating piston machines are known, the characteristics of which are closed (work) rooms with walls, of which at least one is moved in such a way that a variable volume of the (work) room results. Cycles are carried out in this room, such as suction, compression, ignition, expansion, and ejection of media or substances.
  • the secondary combustion chamber is stationary and immobile with respect to a moving and work-performing piston.
  • the invention is seen in the solution to the problem of optimizing the process flow locally and in time in such a way that for a given and in particular a high number of work cycles per unit of time, especially for the ignition or ignition process and subsequent combustion of media or substances, comparatively more Time is made available.
  • a high number of work cycles per unit of time especially for the ignition or ignition process and subsequent combustion of media or substances
  • comparatively more Time is made available.
  • an improved combustion characteristic is achieved at the same time.
  • the consumed consumables and the amount of exhaust gas are reduced.
  • a flawless and at the same time softer operation is ensured with improvement achieved.
  • the applicability is to be increased by the fact that the invention can be constructed accordingly and is also practical to manufacture.
  • a device according to the invention specifically simulates an equivalent dwell time of a piston in the area of top dead center (TDC) of an expansion machine.
  • TDC top dead center
  • FIG. 2 and FIG. 2a aggregates avoid these disadvantages.
  • the potentially increased negative starting torque on the output shaft in the general state of the art due to "early ignition” is eliminated here by special measures and machine tuning; according to this, the energy of expansion media does not counteract a piston movement.
  • Further variants of the invention are outlined in the further course of the text.
  • FIG. 0 "Device for influencing a process flow"
  • FIG. 1 Schematic active arrangement of a device according to the invention
  • FIG. 2 Special version with orbital chamber arrangement and connected rotary piston units
  • FIG. 2a Special design variant with an orbital chamber arrangement and connected rotary piston units, with an enlarged expansion space and a device for generating a fine water mist
  • FIG. 2b Special embodiment variant, with connected rotary piston assemblies, with a “zero piston” according to the invention, which is adapted to the process and minimized weight
  • FIG. 3 Illustrative three-dimensional exploded view of the special version
  • FIG. 3a Illustrative three-dimensional representation of a special rotary piston
  • FIG. 4 Schematic structure of a sealing limit
  • FIG. 5 Refined representation of the sealing limit
  • FIG. 6 “Water engine” with “equal space process”
  • FIG. 6a Schematic structure of a watertight sealing limit
  • FIG. 7 Difference between "isochorer” and “equal space” combustion
  • FIG. 0 shows a specific basic idea in its most general, FIG. 0 and following in an original thought, FIG. 1, hereinafter in special two-dimensional design variants, FIG. 2, FIG. 2a, FIG. 2b and finally in a simple three-dimensional overview with elementary basic bodies, FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 4a show possibilities for building up an effective sealing limit on pistons according to the invention with respect to the media or substances used, FIG. 5 shows a variant of the sealing limit FIG. 6 shows a rotary piston machine in which a "constant-volume process" takes place. Water or a similar liquid is supplied as the medium. Powdery substances or solid particles such as salt in particular can also be used as substances.
  • FIG. 7 illustrates the relationship between space and time and pressure in "isochoric" and "equal space” combustion It is clear that practically no so-called “isochoric" combustion takes place in a "constant space”.
  • FIG. 0 Device for directing or influencing process processes of media or substances with - based on the basic idea - simple spatial geometry and potentially different cross-sectional and length ratios; here: in the version as a variable, curved pipe elbow with geometrically differently shaped (circular and elliptical) openings (3) and (9) as well as process space P.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of FIG. 1:
  • the above-mentioned spaces are connected to one another via an opening or a channel 3 (also within the casing 11)
  • this opening is closed at the correct point in time by driving cyclically and in terms of the process technology, with a peripheral piston effective surface 4 designed according to the invention, and is later released again (appropriate sealing limits are not shown here for reasons of clarity).
  • the highly compressed medium passes through a fuel supply device 5 (and / or, if a mixture capable of ignition is already present, a sketched ignition device 6) that is not described here the flow, which is still turbulent, on the one hand mixes intensively with the specifically injected fuel globules that are supplied in a defined manner.
  • a certain part of the injected quantity along the piston 7 and I or applied to a piston bowl surface 8 the latter allows a variant of the charge distribution or stratification.
  • the heat flow in the materials can also be influenced favorably by selecting suitable materials for the piston and jacket.
  • the now hot high-pressure charge can leave the process space via the (shown here separate) connecting channel 9 and enter the expansion space 10 of an engine (not shown in more detail here (additional fuel can be introduced here if necessary)).
  • the maximum (piston) pressures occurring in the Process spaces can be controlled or coordinated in a way by means of variables such as piston circumference speed (s), time, place, quantity, type of fuel supplied, active surfaces involved (geometries) and spatial arrangement of the connection channels, so that in the end, a meaningful implementation of the expansion pressures in useful work and in particular usable torque of an output shaft of an expansion machine is guaranteed theoretically, space 1 can correspond geometrically to space 10 if process space P is controlled in such a way that openings 3 and 9 can coincide, ie are identical
  • the here outlined relative movement of the piston active surface according to the invention and the surrounding jacket surfaces during the process sequence can be continuous, ie without temporary relative standstill to one another, or discontinuous, ie with relative temporary standstill to one another. or stepping gears If the piston according to the invention works discontinuously, the stopping points depend on the respective progress of the process cycle. Then the piston chamber surfaces according to the invention on the combustion chamber remain in one place during a large part of a sub-process (e.g. expansion) until they are then transported shortly before the end of the partial process Measures not described in more detail, the piston can also perform a pivoting movement between two dead center positions. In any case, a tuning unit is required such that the processes in the process rooms cannot happen arbitrarily
  • Machines that can provide for the supply and discharge of the media or substances are, for example, reciprocating and / or rotary piston units.
  • an internal combustion engine is developed as an example, which operates according to a special "quasi-dynamic" two-stroke process with external or internal ignition 2, wherein a specific speed limit is specified above all by a coupled compressor or expansion machine.
  • the designed embodiment The device according to the invention meets the requirements for thermal or dynamic resilience and ensures good running properties and service life.
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of FIG. 1
  • the piston 13 is in connection with at least one work-performing drive element and forms the basic concept of no chambers changing space, during its guidance or rotation and the process flow Rather, the essence of the idea here, at times corresponding equidistant and rotating chambers with, in essential, constant volume.
  • the basic idea is that the piston and jacket active surfaces surrounding them do not form volume-changeable spaces.
  • the passage openings 3,9 arranged in the walls of the piston housing 16 for the supply and discharge of the (working) media are successively run over by the peripheral piston surfaces 4 such that, in principle, the openings are forced to open and / or be closed by additional ones Means such as valves can be dispensed with.
  • the speed of the piston 13 (axis of rotation 12) is in this case determined by a synchronizing gear (not shown) in a fixed ratio to the speed of the eccentric shaft (s) 18, 19 of the rotary piston machine (s) (here inner-axis, speed ratio of the double-armed pistons 20, 21 to the eccentrics 1 : 2) matched, whereby a desired phase position of the Rotating body according to the invention is effected to the volume-variable rooms.
  • the speed ratio is 1: 3, or in other words:
  • the speed ratio of the piston 13 to the pistons 20, 21 is 2: 3.
  • the speeds are synchronized, for example, by means of a corresponding gear drive or chain drive or (toothed) belt drive.
  • the piston 13 is not subjected to high dynamic acceleration and deceleration forces. At least the radially outwardly directed peripheral active surfaces 4 of the piston 13 are expediently adapted to the shape of the inside of the lateral surface (s) 11 adjoining them. Only very small distances are therefore required between the piston and the inner circumferential surface surrounding it.
  • An effective sealing limit with regard to the media or substances used is achieved through sensibly shaped and arranged components, which can be used in particular in the grooves of the piston.
  • labyrinth seals in the form of grooves or grooves can be created in the (outer) surfaces of the piston (13) be introduced. If required, (additional) sealing elements can be provided in the grooves in the lateral piston casing; see also FIG. 4 and FIG. 5th
  • the passage openings 3, 9 on the circumference of the casing 11 are simply slit-like here and can be closed and released again by the piston.
  • the chambers of the piston system correspond in terms of process technology to one another via the overflow channels which are at an angle of approximately 120 ° to one another. If an operating medium supply system and / or an ignition device is provided, these can be arranged at angles of approx. 60 ° or 100 ° in terms of process technology in relation to the combustion chamber inlet.
  • the piston systems can be seen in a fixed one- or multi-part jacket housing with an attached (n ) Cover (s)
  • the inlet opening 22 for the fresh medium within the compression machine is here simplified and demonstratively selected such that there is no chamber short circuit of 1 and 1a during the “top dead center position” of the piston 20.
  • Analogous simple conditions apply to the expansion machine (piston 21, outlet opening 23)
  • a more differentiated view of what is going on leads to more specific and different arrangements, cross-sections and contours of the openings or channels.
  • FIG. 2a shows how the potential energy of a primary energy source with an aggregate according to the invention is to be converted more effectively into useful work.
  • the air compressed in the compressor chamber 1 is mixed with a combustible liquid in the process chamber P via an injection system 5 and ignited by the ignition device 6.
  • the mixture expands in the "same space" "non-isochoric".
  • the hot fuel gas mixture is subjected to a fine mist of water via a further injection device 33.
  • the consequent steam explosion results on the one hand in a simultaneous decrease in temperature and on the other hand a relative pressure build-up due to the steam explosion.
  • the injection device (33) marks an alternative spatial and process engineering procedure. If the result is followed in a temperature-entropy diagram, the temperature of the exhaust gas drops to a lower level, so that significantly more energy can be drawn from the cyclic process.
  • FIG. 2b demonstrates the device according to the invention in combination with two triangular rotary piston units.
  • zero weight-optimized "zero piston”
  • the manner in which the process proceeds is first explained in general below and then using a special unit according to the invention, this invention also practically expressing the core message of the main claim in a relative manner.
  • the device according to the invention enables very advantageous process courses for media and substances and provides here with the rotary piston (20) a machine in whose volume-variable chambers first a conventional combustion cycle process takes place.
  • the still hot exhaust gases of this machine are passed through the device according to the invention (opening 3, process space P, opening 9) into the chamber 10 opened here with the rotary piston (21) (“quasi-dimensional constant-space process”).
  • the exhaust gases are compressed, favorably Turbulence and temperatures for the further course of the process arise.
  • a fine mist of water in particular is injected via an injection system 33.
  • the expansion force of the steam can be used almost completely and efficiencies of over 50% can be achieved in relation to the primary energy source used.
  • the exhaust gases aftertreated in this way also suggest improved quality features.
  • the larger chamber volumes (10 in relation to 1) relative to the upstream machine allow the gases to expand further, so that additional benefits can be gained.
  • an operating medium supply (5) and an ignition system (6) can also be provided, in particular if there is a large excess of air.
  • the unit described above can be operated very advantageously with hydrogen as the medium, since with a large excess of air and double ignition of the (waste) gas, a further expansion advantage can be achieved (water vapor occurs, among other things, as "waste gas").
  • FIG. 3 the relative and approximate size relationships of the most important components of the unit are now sketched three-dimensionally and explosively.
  • the piston 13 of the device according to the invention the piston width or height of which corresponds essentially to the width of the rotary pistons 20, 21 of the compressor or expansion machine.
  • the piston can have a cavity and a cooling medium can flow through it, or a Containing heat flow conductive medium. (It may not be shown Measures have been developed which can achieve a further reduction in the piston weight)
  • the piston widths of the compressor and expander can be selected differently for the purpose of overloading the working machine, as can the eccentricities of the shafts 18 and 19.
  • the casing 16 is shown here in one piece , with the slit-shaped openings 22, 3, 9 (23 covered)
  • the fuel supply point and the spatial arrangement of a possible ignition device are indicated with lines 5 and 6
  • a flywheel and balancing weights for mass balance can be accommodated in a separate housing (not shown).
  • the output can be selected on one of the shaft journals become T
  • FIG. 3a shows, illustratively and in three dimensions, a special embodiment variant of the piston 13 (13a!).
  • larger pin diameters 14 can be realized with this, which can more easily absorb the high pressure forces that occur.
  • simpler and more effective sealing limits can be built up on the piston 13a.
  • the troughs 8 are optimized from a fluidic point of view and yet are easy to manufacture.
  • FIG. 4 schematically shows the structure of an effective sealing limit.
  • the sealing limit is arranged on the piston side. 25 denotes a peripheral sealing bolt, which together with the peripheral crown sealing strip 26 and the shorter 27 and the longer 28 element of the lateral sealing plug (n ) seals the process space (P) relative to the surrounding jacket surfaces (11) (see FIG. 2).
  • the sealing limit is shown here in its simple embodiment.
  • FIG. 5 (sealing limit without piston), ie, for example, that there are second sealing strips parallel to the first lateral sealing strips (27, 28).
  • the sealing limit can be built up from non-arcuate components and no pulsating alternating voltages occur in these bodies during operation, they need to be used Materials not necessarily being flexible It is therefore advantageous to use special “rigid” materials and / or to select ceramic materials that are resistant to high temperatures
  • an axial seal 29, which is arranged essentially concentrically to the piston pin (14 in FIG. 3), can be provided again marked with 8.
  • the shape, the spatial extent and the local arrangement of the trough depends on the desired process parameters (in particular compression ratio, medium, speed).
  • a so-called “hot piston” can also advantageously be driven during the course of the process
  • FIG. 6 shows an aggregate that clearly demonstrates the necessity of "eccentric” circular processes for a given “equal space”.
  • Water is provided as the operating medium.
  • the rotary pistons (20, 30) are intended to represent natural cycles.
  • the resource itself underlines the preciousness of the medium water on our planet.
  • the "constant space” represents our earth, on which the cycles take place in a single “spherical constant space” measuring approximately 13000 km in diameter.
  • Two pistons (one would also suffice) underline the importance of the relationship described.
  • the pistons are not shown with elements such as Hand crank or electric motor driven. These drive means represent the necessary (sun) energy, without which our planet could not realize the vital cycle processes.
  • the equipment supply unit here consists of a simple opening 33, which can be closed by the schematically drawn cover 32.
  • the water seal 31 is designed as a self-contained and elastic element and is introduced into a groove provided for this purpose in the circular piston 30 rounded at the typical corners. Multiple seals are also possible.
  • the "isochoric combustion” mentioned above is “deleted” in process space P.
  • the chambers can, but need not, be trochoids, which makes the manufacturing process cheaper and shorter. Powdery substances can also be used as operating materials.
  • FIG. 6a shows the basic structure of a closed elastic seal (without a gap) against the media and substances; here in particular water seal for the in FIG. 6 shown unit
  • FIG. 6a shows in particular a possible cross-sectional profile of the seal, while the contour is more favorable in FIG. 6 (“ring-shaped, as a rounded triangle”).
  • at least one “sealing lip” can be formed on the sealing body.
  • FIG. 7 again illustrates that in an "equilibrium space" 100, practically no “isochoric" 101 combustion is possible (space 102 -time 103 -pressure 104 -concontinuum).
  • Hiert> ei can be calculated with degressive 105, linear 106 or even progressive 107 curve depending on the desired and also achieved firing profile.
  • valves mainly inlet and / or outlet rotary valves, can additionally be integrated in the area of the openings 22, 23, which valves can influence the course of the process if necessary.
  • a pressure-controlled check valve can be provided within an overflow channel 3, 9, which only opens in the direction of the pressure / combustion chamber when there is a corresponding (over) pressure.
  • a vortex generator in the form of a specially designed insert is integrated into a channel.
  • Appropriate design of the channels also makes it possible to allow the combustion and / or expansion process to take place in the manner of a reaction nozzle. If required, substances can be added sequentially and at different locations along the lateral surface (s), in particular injected and / or ignited.
  • the design of the piston with an essentially triangular outer contour with or without convex (outward) curved surfaces proves to be advantageous for the formation of three equidistant and circumferential chambers, in which, viewed individually, one after the other, mainly the processes of compression, in particular the combustion and expansion the media can run off with the achievable effect that both the performance and the exhaust behavior of an existing machine can be significantly improved.
  • Piston and combustion chamber surfaces can expediently be made from high-temperature-resistant materials. Although a comparatively large amount of time is available for the combustion of the media even at the highest speeds, the heat loss can be kept low with suitable measures, for example by selecting cheap materials.
  • the sealing and cooling of the rooms can be done by general means
  • FIG. 2 shows a symmetrical arrangement of the rotary pistons with respect to the device according to the invention.
  • the two rotary pistons rotate here in the same direction and opposite to the piston unit according to the invention.
  • an asymmetrical arrangement at an angle of, for example, 60 ° to one another
  • all pistons can be designed with the same direction of rotation.
  • both rotary pistons next to each other on only one eccentric shaft. With this arrangement, however, longer connection channels to the device according to the invention then arise.
  • several device units can be coupled to one another in a drive connection, (each) on a common shaft.
  • a flywheel can be provided to optimize the degree of non-uniformity.
  • the piston according to the invention can also be designed essentially in the form of a triangle, pentagon or pentagon (etc.) or correspondingly (spatially).
  • the rotary piston machines can also have pistons with three or more arches. Conventional reciprocating piston systems can also be used. Other sensible combinations are conceivable in the system, depending on the desired process objective.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Leiten bzw. zur Beeinflussung eines Prozeßverlaufes von Medien bzw. Stoffen, insbesondere für deren Verbrennung, aber auch zum 'Löschen' der 'isochoren' Verbrennung. Zwecks Verbesserung der Zünd- und Durchbrennvoraussetzungen des unten erwähnten 'Löschvorgangs' sowie der wirtschaftlichen und effektiven Verbrennung und Einbringung von Medien bzw. Stoffen während zyklischer Prozeßverläufe sieht die Erfindung vor, spezielle Prozeßräume zu schaffen, mit dem Ziel, bei gegebenen Prozeßparametern zeitliche sowie räumliche Bedingungen zu schaffen, insbesondere eine Verweilung der Medien bzw. Stoffe zu erreichen, so daß eine Zündung und Durchbrennung auch zündunwilligerer Medien bzw. Stoffe, bzw. solcher mit relativ langen Reaktions-/Zünd- bzw. Anbrennzeiten, gewährleistet wird; aber auch durch eine Verweilung der Medien bzw. Stoffe die 'isochore' Verbrennung 'gelöscht' werden kann. Hierzu werden zeitlich und räumlich besonders angeordnete Wirkflächen bereitgestellt. Im Zusammenhang mit der Übertragung von steuernden Bewegungen können an die Einrichtung angeschlossene Maschinen mit ihren vorgegebenen Wirkräumen, insbesondere Kammern wechselnden Volumens, für eine Ver- und Entsorgung von Medien bzw. Stoffen und auch für eine nutzbringende Arbeitsleistung durch diese vorgesehen werden.

Description

Rotationskolbenaggregat
INHALTSVERZEICHNIS
ERLÄUTERUNG: DIE ERGÄNZTEN INHALTE DES INHALTSVERZEICHNISSES SIND ZUM BESSEREN VERSTÄNDNIS FETTGEDRUCKT
5
0. Grundgedanke
1. Stand der Technik
2. Aufgabenstellungen der Erfindungen
3. Die Erfindungen 0 4. Figurenbeschreibung; Ergänzungen
5. Patentansprüche
6 Bezugszeichenliste
7. Zusammenfassung
8 Zeichnungen 5 9. Zeichnungsergänzungen
Betrifft meine Patentanmeldung „OBK980602" (08.09.1998, gemäß innerer Priorität): Zitat:
„Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Leiten bzw. zur Beeinflussung von Ü Prozeßverläufen von Medien bzw. Stoffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs."
0. Grundgedanke
5 Die Einrichtung dient insbesondere zur Optimierung und zur Verdeutlichung von
Kreisprozessabläufen.
1. Stand der Technik
0 Bekannt sind in diesem Zusammenhang beispielsweise Hub- und Rotationskolbenmaschinen, deren Charakteristik abgeschlossene (Arbeits-) Räume mit Wänden sind, von denen mindestens eine so bewegt wird, daß sich ein veränderliches Volumen des (Arbeits-) Raumes ergibt. Dabei werden in diesem Raum Zyklen durchlaufen wie Ansaugen, Komprimieren, Zünden, Expandieren, Ausstoßen von Medien bzw. Stoffen. Es gibt darunter 5 Maschinen, die außer einem sogenannten Hauptbrennraum auch noch über einen Nebenbrennraum verfügen (z.B. Vorkammer, Wirbelkammer), in dem die Zündung eines Kraftstoff / Luft - Gemisches stattfindet, und der dabei entstehende Heißgasstrahl über einen Schußkanal in den Hauptbrennraum gelangt. Der Nebenbrennraum ist dabei ortsfest und unbeweglich bezüglich eines sich bewegenden und Arbeit verrichtenden Kolbens. Beim Stand der Technik steht nun für die (mögliche Zuführung, vor allem Einspritzung,) Zündung und nachfolgende Verbrennung der Medien bzw. Stoffe nur wenig Zeit zur Verfügung Hierunter leidet die Qualität der Verbrennung. Je nach verwendeten Maschinentypen und Art der Medien bzw. Stoffe wird hierdurch auch die Anzahl der möglichen Arbeitszyklen je Zeiteinheit, speziell eine Drehzahlgrenze einer Abtriebswelle des Aggregates vorgegeben.
2. Aufgabenstellungen der Erfindungen
Demgemäß wird die Erfindung in der Lösung der Aufgabe gesehen, den Prozeßablauf örtlich und zeitlich derart zu optimieren, daß bei gegebener und insbesondere hoher Anzahl der Arbeitszyklen je Zeiteinheit, besonders für den Zünd- bzw. Entflammungsvorgang sowie nachfolgender Verbrennung von Medien bzw. Stoffen vergleichsweise mehr Zeit zur Verfügung gestellt wird. Hierdurch wird bei sicherer, zügiger und großvolumiger Entflammung der eingesetzten Medien bzw. Stoffe gleichzeitig eine verbesserte Verbrennungcharakteristik erzielt. Außerdem reduziert sich der bezogene Betriebsmittelverbrauch und die Abgasmenge. Ein einwandfreier und dabei weicherer Betrieb wird bei erzielter Verbesserung gewährleistet Die Anwendbarkeit soll dadurch gesteigert werden, daß die Erfindung demgemäß konstruierbar und auch praktisch herzustellen ist.
Sich hieraus ergebende weitere Aufgabenstellungen und -lösungen werden in nachfolgenden Textpassagen erläutert und werden erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. der weiteren Merkmale der Unteransprüche gelöst.
Wesentliche Merkmale und weitere Vorteile gehen aus der Beschreibung hervor
3. Die Erfindungen
Im Vergleich zu dem zuvor erwähnten Stand der Technik werden wichtige Einflußgrößen dadurch verbessert, daß eine erfindungsgemäße Einrichtung speziell eine äquivalente Verweilzeit eines Kolbens im Bereich des oberen Totpunktes (OT) einer Expansionsmaschine simuliert. Diese gewissermaßen verlängerte Verweilzeit läßt sich so einstellen, daß günstige Kolbenaufdruckkräfte dann wirken, wenn, geometrisch betrachtet, ein günstiges Drehmoment an einer Abtriebswelle einer Expansionsmaschine erzielt werden kann. Zusätzlich wird der Verbrennungsablauf leichter abgefangen, was sich vor allem für ein verbessertes Abgasverhalten auswirkt Diese Neuerung erreicht dies insbesondere durch eine passende Art der Steuerung des Prozeßablaufes Dieser Bedingung wird die Ausbildung von speziellen Wirkflächen der erfindungsgemäßen Einrichtung gerecht, welche zusammen mit Koppelelementen den Prozeß räumlich und zeitlich erstrangig vorgeben, wobei über die Formgebung und räumliche Plazierung hinausgehend auch das Ausmaß einer Bewegungsbahn berücksichtigt werden kann. Die gemeinsame Einstellung für die hier entscheidenden Gestaltungen führen zu dem gewünschten Fortschritt und bilden die Grundlage für die Leistungsbilder der Erfindungen, nach welcher nicht nur eine einzelne Verbesserung erzielt wird, sondern auch und insbesondere in Verbindung mit konventionellen und ausgewählten Maschinentypen ein breiteres Spektrum des erfindungsgemäßen Ergebnisses beansprucht werden kann
Die funktionelle Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nachfolgend zunächst allgemein und später in Verbindung mit besonderen Hubgetrieben beschrieben, ohne zu weit auf konstruktive Details einzugehen.
Im Gegensatz zur speziellen Ausgestaltung erfindungsgemäßer Einrichtung gilt im allgemeinen:
Bei üblicher Betrachtungsweise des Geschehens bestimmt bei Verbrennungsvorgängen eine bestimmte Reaktionszeit bzw - trägheit die sogenannte Wärmeexplosion von Medien bzw. Stoffen und damit deren zeitliche und auch räumliche Ausdehnung. Es gibt Lösungsansätze, die diesen zeitlichen Faktor insofern berücksichtigen, daß dem Kolben einer Expansionsmaschine im Bereich seiner oberen Totpunktstellung mehr Zeit für die Umkehrung seiner Bahnbewegung gegeben wird, der Kolben „verweilt" im oberen Totpunkt, wobei die Verbrennung im oberen Totpunkt (OT) beginnen kann. Diesen Vorgang kann man dann als „statisch" bezeichnen, wenn ein wirklicher Stillstand des Kolbens im OT über einen längeren Zeitraum erreicht werden kann. Dabei muß der Kolben in seinem weiteren Bahnverlauf die „verlorene" Zeit wieder „einholen", so daß erhöhte Beschleunigungs- und somit Massenkräfte auftreten, was zu einer Reduzierung des Drehzahlniveaus führen muß Die erforderliche Kinematik ist für den Stand der Technik nur mit speziellen Getriebekonstellationen zu erreichen, die jedoch Nachteile aufweisen, so daß diese z.Z. praktisch nicht realisiert werden.
Die in FIG. 2 und FIG. 2a gezeigten Aggregate vermeiden diese Nachteile. Das beim allgemeinen Stand der Technik durch „Frühzündung" potentiell erhöhte negative Anfangsmoment an der Abtriebswelle entfällt hier durch spezielle Maßnahmen und Maschinenabstimmung; zufolge wirkt die Energie von Expansionsmedien hier nicht einer Kolbenbewegung entgegen. Weitere Erfindungsvarianten werden im weiteren Textverlauf skizziert.
4. Fiqurenbeschreibunq (FIG.1 bis FIG.7) FIG. 0: „Einrichtung zur Beeinflussung eines Prozeßverlaufes"
FIG. 1 : Schematische Wirkanordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung FIG. 2: Spezielle Ausführungsvariante mit Orbitalkammer- Anordnung und angeschlossenen Kreiskolbenaggregaten
FIG. 2a:Spezielle Ausführungsvariante mit Orbitalkammer- Anordnung und angeschlossenen Kreiskolbenaggregaten, mit vergrößertem Expansionsraum und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Wasserfeinstnebels
FIG. 2b:Spezielle Ausführungsvariante, mit angeschlossenen Kreiskolbenaggregaten, mit einem dem Prozeßverlauf angepaßten und gewichtsminimiertem erfindungsgemäßen „Nullkolbens"
FIG. 3 Illustrative dreidimensionale Explosionsdarstellung der speziellen Ausführungsvariante
FIG. 3a:lllustrative dreidimensionale Darstellung eines speziellen Rotationskolbens
FIG. 4: Schematischer Aufbau einer Dichtgrenze FIG. 5: Verfeinerte Darstellung der Dichtgrenze FIG. 6:"Wassermotor" mit „Gleichraumprozeß"
FIG. 6a:Schematischer Aufbau einer wasserdichten Dichtgrenze
FIG. 7:Unterschied zwischen „isochorer" - und „Gleichraum" - Verbrennung
Zunächst wird die Erfindung einem speziellen Grundgedanken nach in ihrer allgemeinsten, FIG. 0 und in einem ursprünglichen Gedanken folgend, FIG. 1 , im nachfolgenden in speziellen zweidimensionalen Ausführungsvarianten, FIG. 2, FIG. 2a, FIG. 2b und schließlich in einer einfachen dreidimensionalen Übersicht mit elementaren Grundkörpern, FIG. 3, beschrieben FIG 4 und FIG. 4a zeigen Möglichkeiten für den Aufbau einer effektiven Dichtgrenze an erfindungsgemäßen Kolben gegenüber den eingesetzten Medien bzw Stoffen, FIG 5 zeigt eine Variante der Dichtgrenze FIG. 6 zeigt eine Kreiskolbenmaschine, in der ein „Gleichraumprozeß" abläuft. Als Medium wird Wasser oder eine ähnliche Füssigkeit zugeführt. Als Stoffe können auch pulverförmige Substanzen oder Festkörperpartikel wie insbesondere Salz eingesetzt werden. FIG. 7 erläutert bildhaft den Zusammenhang von Raum und Zeit sowie Druck bei „isochorer" - und „Gleichraum" - Verbrennung. An erfindungsgemäßen Einrichtungen wird deutlich, daß in einem „Gleichraum" praktisch keine sogenannte „isochore" Verbrennung stattfindet.
FIG. 0: Einrichtung zum Leiten bzw. zur Beeinflussung von Prozeßverläufen von Medien bzw. Stoffen mit - dem Grundgedanken nach - einfacher räumlicher Geometrie und potentiell unterschiedlichsten Querschnitts- und Längenverhältnissen; hier: in der Ausführung als konturvariabler, gebogener Rohrkrümmer mit geometrisch verschiedenartig geformten (kreisförmig und elliptisch) Öffnungen (3) und (9) sowie Prozeßraum P.
FIG. 1:
Ein mit 1 bezeichneter Forderraum, insbesondere Verdichterraum einer nicht naher dargestellten Fordermaschine, insbesondere Verdichtermaschine, schließt an eine begrenzende Wandung 2 des erfmdungsgemaßen Prozeßraumes P Vorbezeichnete Räume stehen über eine Öffnung bzw einen Kanal 3 (auch innerhalb des Mantels 11) miteinander in Verbindung Im einfachsten und hier skizzierten Fall wird diese Öffnung durch zyklisches und prozeßtechnisch erforderliches Überfahren mit erfindungsgemaß ausgestalteter peπpherer Kolbenwirkflache 4 zum richtigen Zeitpunkt geschlossen und spater wieder freigegeben (auf die Darstellung angemessener Dichtgrenzen wird hier aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet) Das im Verlauf in den erfmdungsgemaßen Wirkraum P transportierte und in diesem Fall hochverdichtete Medium passiert hier eine nicht naher beschriebene Brennstoffzufuhrungseinnchtung 5 (und / oder falls bereits ein zundfahiges Gemisch vorliegt, eine skizzierte Zündeinrichtung 6) Das durch das Überströmen noch turbulente Medium vermischt sich einerseits intensiv mit den auf definierte Weise zugefuhrten, speziell eingespritzten Brennstoffglobuli Bedingt durch die gezielte Plazierung der Brennstoffzufuhrungseinnchtung sowie die räumliche und zeitliche Relativbewegung der Kolbenwirkzonen wird andererseits ein bestimmter Teil der eingespritzten Menge entlang der Kolben- 7 und I oder auf eine Kolbenmuldenoberflache 8 aufgetragen Letztere ermöglicht eine Variante der Ladungsverteilung bzw -Schichtung Nach dem (selbständigen oder mit nicht naher erläutertem Mittel fremdbewirkten) Zünden der Ladung verbrennen der kolbenfernere und der kolbennahere Anteil des Gemisches i d R nicht gleichzeitig, so daß ein vergleichsweise weicher Verbrennungsvorgang initiiert wird Da hier erfindungsgemaß für die Entfaltung bzw Entwicklung der Flammenfront(en) im Vergleich zum Stand der Technik sehr viel Zeit zur Verfugung steht - trotz vorausgesetzter hoher Anzahl der Prozeßzyklen je Zeiteinheit - werden, nicht zuletzt durch eine isochore Zustandsanderung (Warmezufuhr/Druckaufbau), Voraussetzungen für eine nahezu vollständige Verbrennung der Ladung geschaffen Dabei sorgt eine Entflammung des Brennstoffgemisches auf diese Art und Weise für geringere Wandwarmeverluste (gleichzeitig kann durch Wahl geeigneter Materialien für Kolben und Mantel der Warmestrom in den Werkstoffen zusätzlich gunstig beeinflußt werden) Im weiteren Verlauf bzw nach einer gewissen relativen Bewegung, hier insbesondere Drehwinkel φ, bezüglich der, hier einfach kreisbogenformig angedeuteten, Mantelflache 11 kann die nunmehr heiße Hochdruckladung den Prozeßraum über den (hier dargestellten separaten) Verbindungskanal 9 verlassen und in den Expansionsraum 10 einer nicht naher skizzierten Kraftmaschine eintreten (hier kann bei Bedarf zusätzliches Brennmittel eingeführt werden) Die maximal auftretenden (Kolben-) Drucke in den Prozeßraumen können durch realisierte Einflußgroßen wie Kolbenumfangs- geschwιndιgkeιt(en), Zeitpunkt, Ort, Menge, Art und Weise des zugefuhrten Brennmittels, beteiligte Wirkflachen (Geometrien) sowie räumliche Anordnung der Verbmdungskanale auf eine Weise gesteuert bzw abgestimmt werden, so daß im Endeffekt eine sinnvolle Umsetzung der Expansionsdrucke in Nutzarbeit und insbesondere nutzbares Drehmoment einer Abtriebswelle einer Expansionsmaschine gewährleistet ist Theoretisch kann der Raum 1 geometrisch dann dem Raum 10 entsprechen, wenn der Prozeßraum P derart gesteuert wird, so daß die Offnungen 3 und 9 zusammenfallen können, d h identisch sind
Die hier skizzierte relative Bewegung von erfindungsgemaßer Kolbenwirkflache und diesen umgebenden Mantelflachen wahrend des Prozeßablaufes kann kontinuierlich, d h ohne zeitweisen relativen Stillstand zueinander, oder diskontinuierlich, d h mit relativem zeitweisen Stillstand zueinander sein Mittel, die diesen Vorgang korrespondierend beeinflussen können, sind beispielsweise Synchronisierungs- und / oder Schrittgetriebe Bei diskontinuierlicher Arbeitsweise des erfmdungsgemaßen Kolbens richten sich die Anhaltepunkte nach dem jeweiligen Fortschritt des Prozeßtaktes Dann verweilen die brennkammerseitigen erfmdungsgemaßen Kolbenflachen wahrend eines Großteils eines Teilprozesses (z B Expansion) an einem Ort, bis diese dann kurz vor Beendigung des Teiiprozesses weitertransportiert werden Mit entsprechenden nicht naher beschriebenen Maßnahmen kann der Kolben auch eine Schwenkbewegung zwischen zwei Totpunktlagen ausfuhren In jedem Fall bedarf es einer Abstimmungseinheit, derart, daß die Ablaufe in den Prozeßraumen nicht willkürlich passieren können
Maschinen, die für die Zu- und Abfuhrung der Medien bzw Stoffe sorgen können, sind z B Hub- und / oder Kreiskolbenaggregate Insbesondere anhand des letzteren Maschinentyps wird exemplarisch eine Brennkraftmaschine entwickelt, die nach einem speziellen „quasidynamischen" Zweitaktverfahren mit Fremd- oder Eigenzundung betrieben werden kann, FIG 2, wobei eine spezifische Drehzahlgrenze vor allem durch eine angekoppelte Verdichter- bzw Expansionsmaschine vorgegeben ist Die konzipierte Ausfuhrung erfindungsgemäßer Einrichtung erfüllt gestellte Forderungen nach thermischer bzw dynamischer Belastbarkeit und sichert gute Laufeigenschaften sowie Lebensdauer.
FIG. 2:
Bei dem jetzt beschriebenen erfindungsgemäßen Aggregat besteht eine Lagerung des, hier kontinuierlich gesteuerten und bezüglich der im wesentlichen kreisrunden inneren Mantelfläche 11 sowie im wesentlichen zentrisch bzw koaxial verlaufenden Drehachse 12 des (hier im Uhrzeigersinn, gekennzeichnet mit einem Pfeil) rotierenden, vereinfacht ausgedrückt dreieckigen Kolbens 13 aus (einem oder mehr) kolbenseitig angebrachtem(n) Zapfen 14 sowie letztere(n) umgebende(s) konventionelle(s) Gleit- oder Wälzlager 15, innerhalb eines ein- oder mehrteiligen, schematisch gezeichneten Mantelgehäuses 16. Die Drehachse 12 des Kolbenzapfens 14 kann justier-, verstell- und feststellbar ausgeführt sein, (beispielsweise mittels Exzenter) Angedeutete Kühlräume 17, in denen ein Medium zirkulieren kann und / oder nichtgezeigte Kühlkörper am Mantelgehäuse verhindern während des Betriebes eine Überhitzung des Aggregates.
Der Kolben 13 steht dabei in Verbindung mit mindestens einem Arbeit verrichtenden Antriebselement und bildet dem Grundgedanken nach keine Kammern wechselnden Rauminhaltes, während seiner Führung bzw. Drehung und des Prozeßablaufes Vielmehr werden hier dem Wesen der Idee nach, zeitweise entsprechende äquidistante und umlaufende Kammern mit, im wesentlichen, konstantem Rauminhalt gebildet. In den Prozeßräumen laufen phasenversetzt Zyklen ab, so daß zwischen benachbarten Kammern ein Druckgefälle in Richtung auf die nachfolgende bzw voreilende, in einem abgeschlossenen Raum oder zu einem (Überström-) Kanal in Verbindung stehende Kammer besteht, wobei, wie bereits zuvor erwähnt, jedenfalls dem Grundgedanken nach, die erfindungsgemäßen Kolben- und diesen umgebenden Mantelwirkflächen nicht volumenveränderliche Räume bilden. Die in den Wänden des Kolbengehäuses 16 angeordneten Durchlaßöffnungen 3,9 für die Zufuhr und die Ableitung der (Arbeits-) Medien werden hierbei sukzessive von den peripheren Kolbenflächen 4 überfahren, derart, daß prinzipiell auf eine zwangsweise Öffnung und / oder Schließung der Öffnungen durch zusätzliche Mittel wie z.B Ventile verzichtet werden kann. Die Drehzahl des Kolbens 13 (Drehachse 12) wird hierbei durch ein nicht gezeigtes Synchronisierungsgetriebe in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle(n) 18, 19 der Kreiskolbenmaschine(n) (hier innenachsig, Drehzahlverhältnis der zweibogigen Kolben 20, 21 zu den Exzentern 1 :2) abgestimmt, wodurch eine gewünschte Phasenlage des erfindungsgemäßen Drehkörpers zu den volumenvariablen Räumen bewirkt wird. Das Drehzahlverhältnis beträgt in diesem Fall 1 :3, oder anders ausgedrückt: Das Drehzahlverhältnis des Kolbens 13 zu den Kolben 20, 21 ist 2:3 Die Synchronisierung der Drehzahlen gelingt beispielsweise durch ein entsprechendes Zahnradgetriebe oder auch Kettentrieb bzw. (Zahn-) Riementrieb.
Dabei ist der Kolben 13 insgesamt keinen hohen dynamischen Beschleunigungs- und Verzögerungskräften unterworfen. Wenigstens die radial nach außen gerichteten peripheren Wirkflächen 4 des Kolbens 13 sind zweckmäßigerweise an die Form der an sie angrenzenden Innenseite der Mantelfläche(n) 11 angepaßt. Zwischen dem Kolben und der diesen umschließenden inneren Mantelfläche sind daher nur sehr geringe Abstände erforderlich. Durch sinnvoll geformte und angeordnete Bauteile, die insbesondere in Nuten des Kolbens eingesetzt werden können, wird eine effektive Dichtgrenze bezüglich der verwendeten Medien bzw. Stoffe erzielt Zusätzlich können in den (äußeren) Flächen des Kolbens (13) Labyrinthdichtungen in Form von Riefen bzw. Nuten eingebracht sein. Bei Bedarf können (zusätzlich) Dichtelemente in Nuten der seitlichen Kolbenummantelung vorgesehen werden; siehe hierzu auch FIG 4 und FIG. 5.
Die Durchlaßöffnungen 3, 9 am Umfang des Mantels 11 (ggf. auch am seitlichen Mantel) sind hier einfach schlitzartig ausgebildet und jeweils durch den Kolben verschließbar und wieder freigebbar. Die Kammern des Kolbensystems korrespondieren prozeßtechnisch miteinander über die hier im Winkel von etwa 120° zueinander stehenden Überströmkanäle. Wird ein Betriebsmittelzuführungssystem und / oder eine Zündeinrichtung vorgesehen, so können diese bezogen auf den Brennkammereintritt prozeßtechnisch sinnvoll in Winkeln von hier ca. 60° bzw. 100° angeordnet sein Insgesamt gesehen können die Kolbensysteme in einem feststehenden ein- oder mehrteiligem Mantelgehäuse mit aufgesetztem(n) Deckel(n) untergebracht sein
Die Einlaßöffnung 22 für das frische Medium innerhalb der Verdichtermaschine ist hier vereinfacht und demonstrativ derart gewählt, daß es während der „oberen Totpunktstellung" des Kolbens 20 nicht zu einem Kammerkurzschluß von 1 und 1a kommt Analog einfache Verhältnisse gelten für die Expansionsmaschine (Kolben 21 , Auslaßöffnung 23) Eine differenzierendere Betrachtungsweise des Geschehens führt zu spezifischeren und unterschiedlichen Anordnungen, Querschnitten und Konturverläufen der Öffnungen bzw. Kanäle.
Beim Überströmen des Mediums von der Prozeßkammer P in den Expansionsraum 10 entsteht hier ein „Expansionsverlust" , bedingt durch sogenannte „schädliche" Räume, jedoch kann dieser wegen der gewonnenen Vorteile überkompensiert werden Die Kammer (P) bewegt sich nach dem Passieren der Öffnung (9) im weiteren Verlauf wieder auf den Verdichterraum (1) zu, so daß eine erneute Beladung der Brennkammer und ein weiteres Wechselspiel erfolgen kann. Da durch die erfindungsgemäße Prozeßführung, insbesondere der Kreiskolben der Expansionsmaschine und damit dessen Synchronisierungsgetriebe in einer besonderen Art und Weise belastet werden kann (vor allem im Bereich seiner „oberen Totpunktstellung"), müssen gegebenenfalls Maßnahmen getroffen werden, die diesbezüglich für eine bestmögliche Gestaltung der betroffenen Bauteile sorgen (vor allem Werkstoffe nach dem neusten Stand der Technik, aber auch Optimierungen nach Anzahl, Form und Raum) Diese Mittel werden aber nicht im Rahmen dieser Abhandlung detaillierter untersucht.
Mit FIG. 2a wird gezeigt, wie die potentielle Energie eines Primärenergieträgers mit erfindungsgemäßem Aggregat effektiver in Nutzarbeit umgewandelt werden soll. Hierfür wird die im Verdichterraum 1 komprimierte Luft im Prozeßraum P über ein Injektionssystem 5 mit einer brennbaren Flüssigkeit vermischt und durch die Zündeinrichtung 6 gezündet. In einer ersten Phase expandiert das Gemisch im „Gleichraum" „nichtisochor". Nachdem der Kolben weiterdreht und das Gemisch durchgebrannt ist, wird das heiße Brenngasgemisch über eine weitere Injektionseinrichtung 33 mit einem Feinstnebel aus Wasser beaufschlagt. Durch die damit folgende Dampfexplosion erfolgt eineinerseits ein durch gleichzeitige Temperaturabsenkung und andererseits ein relativer Druckaufbau durch die Dampfexplosion. Somit können positive Effekte bezüglich der Verbrennungscharakteristik erzielt werden (Teilprozeß in nur einer Kammer). Die Injektionseinrichtung (33) markiert eine alternative räumliche und prozeßtechnische Verfahrensweise. Wird das Ergebnis in einem Temperatur-Entropie-Diagramm verfolgt, so fällt die Temperatur des Abgases auf ein niedrigeres Niveau, so daß dem Kreisprozeß deutlich mehr Energie entnommen werden kann.
FIG. 2b demonstriert die erfindungsgemäße Einrichtung in Kombination mit zwei dreieckigen Kreiskolbenaggregaten. Hier wird von dem (unter FIG. 3 angedeuteten) Gedanken Gebrauch gemacht, das Gewicht des erfindungsgemäßen Kolbens 13 zu reduzieren: hier auf „Null" (gewichtsoptimierter „Nullkolben"). Die Art und Weise des Prozeßverlaufes wird nachfolgend zunächst allgemein und danach an speziellem erfindungsgemäßen Aggregat erklärt, wobei diese Erfindung ebenso praktisch die Kernaussage des Hauptanspruches relativiert zum Ausdruck bringt.
Bei Verbrennungskraftmaschinen wird erfolgreich mit der zusätzlichen Eindüsung von Wasser über eine zusätzliche injektionsvorrichtung oder als Wasser-/ Brennstoffemulsion experimentiert. Die Beigabe von Wasser erhöht einerseits über die Dampfexplosion die Kraftentwicklung, andererseits werden Schadstoffbestandteile im Verbrennungsgas, wie Ruß, drastisch reduziert und insbesondere die Bildung von CO und NOx wirkungsvoll unterbunden. Die bisherigen Verfahren mit der zusätzlichen Nutzung von Wasser leiden (fast alle) darunter, daß der angestrebte Prozeßverlauf in nur einer Prozeßkammer ablaufen muß. Dies ist besonders bei schnelllaufenden Motoren von Nachteil.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht sehr vorteilhafte Prozeßverläufe für Medien und Stoffe und sieht hier mit dem Kreiskolben (20) eine Maschine vor, in deren volumenvariabien Kammern zunächst ein konventioneller Verbrennungs-Kreisprozeß abläuft. Die noch heißen Abgase dieser Maschine werden durch erfindungsgemäße Einrichtung (Öffnung 3, Prozeßraum P, Öffnung 9) in die hier geöffnete Kammer 10 mit dem Kreiskolben (21) geleitet („quasidimensionaler Gleichraumprozeß"). Im folgenden Prozeßverlauf werden die Abgase verdichtet, wobei günstige Turbolenzen und Temperaturen für den weiteren Verfahrensverlauf entstehen. In der Nähe des „oberen Totpunktes" wird über ein Injektionssystem 33 ein Feinstnebel aus insbesondere Wasser eingedüst. Auch hier kann die Expansionskraft des Dampfes fast vollständig genutzt werden und Wirkungsgrade über 50% in Relation zum eingesetzten Primärenergieträger erreicht werden. Die auf diese Art und Weise nachbehandelten Abgase lassen darüber hinaus verbesserte Qualitätsmerkmale erwarten. Die, bezogen auf die vorgeschaltete Maschine, größeren Kammervolumina (10 in Relation zu 1) gestatten den Gasen eine weitere Expansion, so daß zusätzlicher Nutzen gewonnen werden kann. Alternativ oder zusätzlich, je nach gewünschtem Prozeßziel, können auch ein Betriebsmittelzuführungs- (5) und ein Zündsystem (6) vorgesehen werden, insbesondere bei hohem Luftüberschuß.
Zuvor beschriebenes Aggregat läßt sich prozeßtechnisch sehr vorteilhft mit Wasserstoff als Medium betreiben, da bei hohem Luftüberschuß und doppelter Zündung des (Ab-) Gases ein weiterer Expansionsvorteil zu erzielen ist (Als „Abgas" fällt u.a. Wasserdampf an).
Anhand von FIG. 3 werden nunmehr die relativen und ungefähren Größenverhältnisse der wichtigsten Bauteile des Aggregates dreidimensional und explosiv skizziert. Im Zentrum der Darstellung befindet sich ein einfach gestalteter Kolben 13 der erfindungsgemäßen Einrichtung Dessen Kolbenbreite bzw -höhe entspricht im wesentlichen der Breite der Kreiskolben 20, 21 von Verdichter- bzw Expansionsmaschine Der Kolben kann einen Hohlraum aufweisen und von einem Kühlmedium durchströmt werden, bzw ein den Wärmestrom leitendes Medium enthalten. (Es können nichtgezeigte Maßnahmen entwickelt sein, welche eine weitere Reduktion des Kolbengewichtes erreichen können)
Die Kolbenbreiten von Verdichter und Expander können zwecks Überladung der Arbeitsmaschine unterschiedlich gewählt sein, ebenso die Exzentrizitäten der Wellen 18 und 19 Auf die Darstellung der Synchronisierungsgetriebe für die Kreiskolbenmaschinen und für den Kolben 13 wird hier aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet Das Mantelgehause 16 ist hier einteilig dargestellt, mit den schlitzförmigen Offnungen 22, 3, 9 (23 verdeckt) Die Brennstoffzufuhrungsstelle sowie die räumliche Anordnung einer möglichen Zündeinrichtung sind mit den Linien 5 und 6 angedeutet Ein schematisch gezeichneter (hier einteiliger) Deckel 24, in dem sich (nichtgezeichnete) Lagerstellen für die Kolbensysteme befinden, verschließt seitlich das Mantelgehause, desgleichen auf der gegenüberliegenden Seite (nicht gezeigt) Ein Schwungrad sowie Wuchtgewichte für den Massenausgleich können in einem (nichtgezeigten) separaten Gehäuse untergebracht sein Der Abtrieb kann an einem der Wellenzapfen gewählt werden
FIG. 3a zeigt illustrativ und dreidimensional eine spezielle Ausführungsvariante des Kolbens 13 (13a!). In vorteilhafterweise lassen sich hiermit größere Zapfendurchmesser 14 realisieren, welche die auftretenden hohen Druckkräfte leichter abfangen können. Außerdem lassen sich einfachere und effektivere Dichtgrenzen am Kolben 13a aufbauen. Die Mulden 8 sind unter strömungstechnischen Aspekten optimiert und dennoch einfach zu fertigen.
FIG. 4 zeigt schematisch den Aufbau einer effektiven Dichtgrenze In Anlehnung an einen bekannten Stand der Technik wird die Dichtgrenze kolbenseitig angeordnet Mit 25 ist ein peπpherer Dichtbolzen gekennzeichnet, welcher zusammen mit der peripheren Scheiteldichtleiste 26 und dem kürzeren 27 sowie dem längeren 28 Element der seitlichen Dιchtleιste(n) den Prozeßraum (P) relativ zu den umgebenden Mantelflachen (11) abdichtet (vgl FIG 2) Die Dichtgrenze ist hier in ihrer einfachen Ausfuhrungsvariante gezeigt Es besteht auch die Möglichkeit einer mehrfachen Anordnung, FIG. 5 (Dichtgrenze ohne Kolben), d h z B , daß zweite Dichtleisten parallel zu den ersten seitlichen Dichtleisten (27, 28) bestehen Da die Dichtgrenze aus nicht bogenförmigen Bauteilen aufgebaut werden kann und in diesen Korpern im Betrieb keine pulsierenden Wechselspannungen auftreten, brauchen die hierfür verwendeten Materialien nicht unbedingt flexibel zu sein Es können deshalb vorteilhaft spezielle „starre" Werkstoffe Verwendung finden und / oder hochtemperaturfeste keramische Werkstoffe gewählt werden
Zusätzlich kann eine axiale und im wesentlichen konzentrisch zum Kolbenzapfen (14 in FIG 3) angeordnete kreisπngformige Dichtung 29 vorgesehen werden Eine Kolbenmulde ist wiederum mit 8 gekennzeichnet. Die Form, die räumliche Erstreckung und die örtliche Anordnung der Mulde richtet sich nach gewünschten Prozeßparametern (insbesondere Verdichtungsverhältnis, Medium, Drehzahl).
Wichtig für die Brauchbarkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verbrennen von Medien bzw. Stoffen ist die Tatsache, daß die Dichtkörper keine großen Hübe ausführen (insbesondere wegen auftretender Biegemomente infolge der hohen Drücke). Deshalb ist hier keine exzentrische Anordnung, im konkreten Fall Lagerung, des Kolbens zur umgebenden Mantelfläche vorgesehen (obwohl prinzipiell möglich). Abgesehen von Fertigungstoleranzen soll der Kolben folglich koaxial und im wesentlichen zentrisch sowie symmetrisch zur Mantelfläche angeordnet sein
Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmöglichkeiten von Kolben und Mantelkörper kann überdies vorteilhaft ein sogenannter „heißer Kolben" während des Prozeßablaufes gefahren werden
In FIG. 6 wird ein Aggregat gezeigt, das anschaulich die Notwendigkeit von „exzentrischen" Kreisprozessen bei gegebenem „Gleichraum" demonstriert. Als Betriebsmittel ist Wasser vorgesehen. Die Kreiskolben (20, 30) sollen natürliche Kreisläufe repräsentieren. Das Betriebsmittel selbst unterstreicht die Kostbarkeit des Mediums Wassers auf unserem Planeten. Der „Gleichraum" repräsentiert unsere Erde, auf der die Kreisläufe in einem einzigen ca. 13000km im Durchmesser messenden „Kugel-Gleichraum" stattfinden. Zwei Kolben (einer würde auch genügen) unterstreichen die Wichtigkeit des geschilderten Zusammenhangs. Die Kolben werden mit nichtgezeigten Elementen wie z.B. Handkurbel oder Elektromotor angetrieben. Diese Antriebsmittel repräsentieren die notwendige (Sonnen-) Energie, ohne die unser Planet nicht die lebensnotwendigen Kreisprozesse realisieren könnte.
Die Betriebsmittelzuführungseinheit besteht hier aus einer einfachen Öffnung 33, welche durch den schematisch gezeichneten Deckel 32 verschließbar ist. Die Wasserdichtung 31 ist als in sich geschlossenes und elastisches Element ausgeführt und wird in eine hierfür vorgesehene Nute des an den typischen Ecken abgerundeten Kreiskolben 30 eingebracht. Es sind auch Mehrfachdichtungen möglich. Die oben angesprochene „isochore Verbrennung" wird hier im Prozeßraum P „gelöscht". Die Kammern können, müssen aber nicht Trochoiden sein, was den Fertigungsprozeß verbilligt und verkürzt. Als Betriebsmittel können auch pulverige Stoffe verwendet werden.
FIG. 6a zeigt den prinzipiellen Aufbau einer geschlossenen elastischen Dichtung (ohne Spalt) gegen die Medien und Stoffe; hier insbesondere Wasserdichtung für das in FIG. 6 dargestellte Aggregat FIG. 6a zeigt insbesondere einen möglichen Querschnittsverlauf der Dichtung, während der Konturveriauf günstiger in FIG. 6 zu erkennen ist („ringförmig, als abgerundetes Dreieck"). Gegebenenfalls kann an dem Dichtkörper mindestens eine „Dichtlippe" (gestrichelt gezeichnet) ausgeformt sein.
FIG. 7 veranschaulicht nochmals, daß in einem „Gleichraum" 100 praktisch keine „isochore" 101 Verbrennung möglich ist (Raum 102 -Zeit 103 -Druck 104 -Kontinuum). Hiert>ei kann je nach gewünschtem und auch erzielten Brennverlauf mit degressivem 105, linearen 106 oder auch progressivem 107 Kurvenverlauf gerechnet werden.
Nachfolgend werden weitere Eigenschaften und Entwicklungsmaßnahmen für die erfindungsgemäße Einrichtung skizziert.
In das System (beispielsweise FIG. 2) können im Bereich der Offnungen 22, 23 Ventile, hauptsächlich Ein- und / oder Auslaßdrehschieber zusätzlich integriert sein, die im Bedarfsfall Einflußnahme auf den Prozeßverlauf geben können. Femer kann innerhalb eines Überströmkanals 3, 9 ein druckgesteuertes Rückschlagventil vorgesehen werden, das erst bei entsprechendem (Über-) Druck in Richtung zum Druck- / Brennraum hin öffnet. Oder es wird ein Wirbelbildner in Form eines besonders gestalteten Einsatzstückes in einen Kanal integriert. Durch diese Maßnahmen läßt sich das Strömungs- und Wirbelbild des Mediums beim Kammerübertritt weitgehend beeinflussen.
Durch entsprechende Ausgestaltung der Kanäle wird es zudem möglich, den Verbrennungsund / oder Expansionsvorgang nach Art einer Reaktionsdüse ablaufen zu lassen. Bei Bedarf können Stoffe sequentiell und an verschiedenen Orten entlang der Mantelfläche(n) zugeführt, insbesondere eingespritzt und / oder gezündet werden. Vorteilhaft erweist sich die Gestaltung des Kolbens mit im wesentlichen dreieckiger Außenkontur mit oder ohne konvex (nach außen) gekrümmten Flächen zur Bildung von drei äquidistanten und umlaufenden Kammern, in denen gleichzeitig, einzeln betrachtet nacheinander, hauptsächlich die Prozesse der Verdichtung, insbesondere die Verbrennung sowie Expandierung der Medien ablaufen können, mit dem erzielbaren Effekt, daß sowohl das Leistungs- als auch das Abgasverhalten einer bereits bestehenden Maschine deutlich verbesserbar ist.
Kolben- und Brennraumoberflächen können zweckmäßig aus hochwarmfesten Materialien hergestellt sein. Obwohl für die Verbrennung der Medien auch bei höchsten Drehzahlen vergleichsweise viel Zeit zur Verfügung steht, kann mit geeigneten Maßnahmen, beispielsweise durch Auswahl von günstigen Materialien der Wärmeverlust gering gehalten werden. Die Abdichtung und die Kühlung der Räume kann mit Mitteln nach dem allgemeinen
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Stand der Technik erzielt werden. Für die Schmierung der beteiligten Gleitkörper kann eine bekannte Öldosiereinrichtung installiert sein.
Gezeigt wird in FIG 2 eine symmetrische Anordnung der Kreiskolben bezüglich der erfindungsgemäßen Einrichtung. Die beiden Kreiskolben drehen hier in gleicher Richtung und entgegengesetzt zur erfindungsgemäßen Kolbeneinheit Prinzipiell ist auch eine asymmetrische Anordnung (im Winkel von beispielsweise 60° zueinander) der Kreiskolben mit entgegengesetzten Drehrichtungen möglich. Je nach gewünschter Anordnung (Kolbenformen, Überströmgeometrie, Synchronisierung) können alle Kolben mit gleicher Drehrichtung ausgeführt werden. Es ist auch möglich, beide Kreiskolben nebeneinander auf nur eine Exzenterwelle zu plazieren. Bei dieser Anordnung entstehen dann allerdings längere Verbindungkanäle zu der erfindungsgemäßen Einrichtung. Grundsätzlich sind mehrere Einrichtungseinheiten in Antriebsverbindung miteinander koppelbar, (jeweils) auf einer gemeinsamen Welle Zur Optimierung des Ungleichförmigkeitsgrades kann wie üblich ein Schwungrad vorgesehen werden.
Erfindungsgemäßer Kolben kann auch im wesentlichen zwei-, vier- oder fünfeckig (usw.) oder entsprechend (räumlich) bogenförmig ausgeführt werden. Die Kreiskolbenmaschinen können auch drei- oder mehrbogige Kolben aufweisen. Es können auch konventionelle Hubkolbensysteme zur Anwendung gelangen Weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten sind systemimmanent denkbar, je nach gewünschtem Verfahrensziel.
Die Eigenart der Erfindung ermöglicht neben einer Verbrennung konventioneller Treibstoffe
(OTTO, DIESEL) vor allem auch den Betrieb mit Stoffen, welche schwerere Entflammbarkeit und / oder längeren Reaktions- bzw. Entflammverzugszeiten aufweisen; dieses jedoch auf hohem Drehzahlniveau.
Im Rahmen eines Entsorgungskonzeptes können vorzugsweise bestimmte Abfall- und I oder
(Schad-) Stoffe, zumindest als Bestandteil eines Brennmittels, Verwendung finden.
Im Ergebnis stehen, im Aufbau einfache, Aggregate mit spezifisch guter „Leistungsdichte", großer Laufruhe und gutem (auch „thermischen") Wirkungsgrad Es sind nur wenige Bauteile erforderlich Erfindungsgemäßes Aggregat ist vielseitig verwendbar und kostengünstig herstellbar. 6. BEZUGSZEICHENLISTE
0 = „Einrichtung zur Beeinflussung eines Prozeßverlaufes"
1 = Förderraum, insbesondere Verdichterraum (ebenso 1a) 2 = begrenzende Wandung des erfindungsgemäßen Prozeßraumes P
3 = (Verbindungs-) Öffnung bzw. Kanal vom Verdichterraum 1 zum Prozeßraum P
4 = periphere Kolbenwirkfläche
5 = Zuführungseinrichtung, insbesondere für Brennstoffe
6 = Zündeinrichtung 7 = Kolben(ober)fläche
8 = Kolbenmulde(noberfläche)
9 = (Verbindungs-) Öffnung bzw. Kanal zum Expansionsraum 10
10 = Förderraum, insbesondere Expansionsraum (ebenso 10a)
11 = innere (speziell den Kolben 13 umgebende) Wirk- bzw. Mantelfläche 12 = Drehachse des erfindungsgemäßen Kolbens 13
13 = (mehreckiger oder auch mehrbogiger) erfindungsgemäßer Kolben 13 a = alternativer erfindungsgemäßer Kolben
13 ° = alternativer erfindungsgemäßer „Nullkolben"
14 = Zapfen des erfindungsgemäßen Kolbens 13 15 = (Gleit- / Wälz-) Lager
16 = (ein- oder mehrteiliges) Mantelgehäuse
17 = Kühlräume
18 = Exzenterwelle, Kreiskolben- Verdichtermaschine
19 = Exzenterwelle, Kreiskolben- Expansionsmaschine 20 = (zweibogiger) Kolben der Kreiskolben- Verdichtermaschine
21 = (zweibogiger) Kolben der Kreiskolben- Expansionsmaschine
22 = Einlaßöffnung
23 = Auslaßöffnung
24 = Deckel des Mantelgehäuses 16 25 = (peripherer Kolben-) Dichtbolzen
26 = (periphere Kolben-) Scheiteldichtleiste
27 = kürzere seitliche Kolbendichtleiste
28 = längere seitliche Kolbendichtleiste
29 = kreisringförmige Dichtung P = erfindungsgemäßer Prozeßraum φ = Relativbewegung / Verschiebung, insbesondere Dreh- oder Schwenkwinkel
30 = „Rundkolben"
31 ="ringförmige Dichtung ohne Spalt"
32 ="Verschließeinrichtung, Deckel" 33 =Betriebsmittelzuführungseinheit, insbesondere Einspritzdüse für Stoffe und Medien
34 =»o" _ oder „O" - Raum
35 = schaufelartig strukturiertes Oberfiächenelement

Claims

5. Patentansprüche:
1. Einrichtung zum Leiten bzw. zur Beeinflussung eines Prozeßverlaufes von Medien bzw. Stoffen, insbesondere für deren Verbrennung, mit mindestens einer Öffnung für deren Zufuhr und 1 oder Ableitung, mit einer zyklischen sowie relativen Bewegung von benachbarten Wirkflächen, insbesondere der einer Vorrichtung zum Verschließen der Öffnung(en) und der diese Vorrichtung umgebenden Mantelfläche, wobei ein zeitweise geschlossener Raum für die Aufnahme der Medien bzw. Stoffe entsteht, daß in dem durch die benachbarten Wirkflächen gebildeten Raum die Medien bzw. Stoffe in eine gesteuerte zeitliche sowie räumliche Bedingung geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prozeßraum P existiert, der im wesentlichen durch den Kolben 13 und die umgebende Mantelfläche 11 gebildet wird und einen „Gleichraum" darstellt, wobei die (kolbenseitigen) Wirkflächen 4,7 einen Querschnitt des Kolbens 13 bilden, der, speziell äußerlich, die Form eines Mehrecks, insbesondere und im wesentlichen eines gleichseitigen Dreiecks aufweist, dessen konvex und / oder konkav bzw. plan ausgebildete Hüllkurve, von einer rotationssymmetrischen und im wesentlichen kreisbogenförmigen Linie einer inneren Mantelfläche 11 umgeben ist, an und I oder in der Öffnungen 3,9 für die Zu- und Abfuhr von Medien bzw. Stoffen vorhanden sind, die in einem Winkel zueinander liegen, der im Falle dieses Kolbens insbesondere etwa 120° beträgt.
Hierdurch wirkt die Einrichtung im Hinblick auf eine dem Prozeßverlauf entsprechende und deshalb der Einrichtung vor- bzw. nachgeschaltete Zuführungs- bzw. Ableitungseinheit für die Medien bzw. Stoffe als ein Zeitglied, wodurch sich in definierten Umgebungsbedingungen eine durch die Medien bzw. Stoffe vorgegebene Eigenschaft, bezogen auf den Zeitverlauf des außerhalb und innerhalb der Einrichtung ablaufenden gesamten (zyklischen) Prozesses, virtuell bzw. relativ verändert, insbesondere die Reaktionszeit für die Entflammung und Verbrennung der Medien bzw. Stoffe virtuell bzw. relativ verkürzt wird.
Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte zeitliche sowie räumliche Bedingung durch eine Verweilung der Medien bzw. Stoffe in einem mit einer Dichtgrenze versehenen Prozeßraum P geschieht, der durch eine gesteuerte zeitliche sowie räumliche Verschiebung φ bezüglich einer Mantellinie seines Raumes aufspannende(n) Wirkfläche(n) 7 bzw. 11 erfolgt
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Verschiebung φ durch relative Drehbewegung von (kolbenseitigen) Wirkflächen 4,7 und diese umgebende(n) (gehäuseseitigen), wenigstens bereichsweise konkav geformter, Mantelfläche 11 passiert.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 13a im wesentlichen aus drei achs- und rotationssymmetrischen zylinderförmigen Ausformungen besteht und am äußeren Umfang drei Mulden 8 aufweist.
5 Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 13 bezüglich seiner Drehachse periphere, der Form der Mantelfläche 11 angepaßte, insbesondere konvex gekrümmte, Flächen 4 besitzt, welche infolge ihrer räumlichen Erstreckung die Öffnungen 3,9, insbesondere vollständig bedecken können
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 13 wenigstens bereichsweise derart mit Mitteln geführt wird, daß zusammen mit den umgebenden Mantellinien 11 zeitweise ein Raum mit konstantem Volumen besteht, währenddessen dieser Raum von den Öffnungen 3,9 abgeschlossen ist.
7. Einrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung in Antriebsverbindung mit wenigstens einer weiteren Maschine steht, die der Zu- und / oder Abführung bzw. Weiterleitung der Medien bzw. Stoffe dient.
8 Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsverbindung mit wenigstens einer weiteren Maschine besteht, die im Betrieb wenigstens eine Kammer wechselnden Rauminhaltes bildet und deren Kolben eine definierte „Totpunktstellung" aufweist, die ihrerseits eine Stellung des Kolbens 13 charakterisiert.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die angeschlossene(n) Kammer(n) wechselnden Rauminhaltes durch insbesondere (ein) Hubkolben- und / oder Rotations- bzw. Kreiskolbenaggregat(e) gebildet wird.
10. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäße Einrichtung mit zwei Einheiten in Antriebsverbindung steht bzw gekoppelt ist und diese derart zusammenwirken, daß in einer Maschine im wesentlichen ein Ansaug- und Verdichtungsvorgang und in der anderen Maschine im wesentlichen ein Expansions- und Ausschiebevorgang von Medien bzw. Stoffen vollzogen wird.
1 1. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Kolbens (13) in einem bestimmten Verhältnis zur Drehbewegung einer Welle der vor- und / oder nachgeschalteten Maschine steht, insbesondere auf ein spezifisches Drehzahlverhältnis von 1.3 abgestimmt ist und mit bekannten Mitteln zur Synchronisierung erzielt wird.
12. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäße Einrichtung Wirkflächen aufweist, derart, daß hierdurch und durch die aufgebaute Prozeßenergie, ein Reaktionsimpuls in den Expansionsraum (10) und im Sinne der Drehbewegung einer Abtriebswelle der angeschlossenen
Expansionsmaschine erzeugt wird.
13. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Medien bzw. Stoffe an allen abzudichtenden Flächen und Kanten, insbesondere an allen gleitend miteinander in Berührung stehenden Teile der Einrichtung, vor allem Dichtkörper zum Aufbau von geschlossenen Dichtgrenzen mit geringen Abmessungen und aus elastisch nachgiebigem und / oder auch starren bzw hochtemperaturfestem Material, insbesondere keramischem Werkstoff verwendet werden.
14. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Prozeßablaufes mit einem, insbesondere hoch erhitzten, Medium bzw. Stoff in Kontakt stehenden Flächen eines Körpers aus einem Material intermetallischer Phase und / oder keramischen Substanzen bestehen
15. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Drehachse (12) des Kolbens (13) (ex-) zentrisch bezüglich einer Mittelachse der inneren Mantelfläche (11) angeordnet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung existiert, die eine ein- und / oder feststellbare Positionierung der
Drehachse (12) des im Gehäusemantel gelagerten Kolbens (13) ermöglicht.
17. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß in der Beaufschlagungsfläche (7) des Kolbens (13) eine sich in peripherer Richtung erstreckende beweglich oder fest eingebrachte Mulde 8 mit oder ohne hochtemperaturfestem, insbesondere keramischem, Einsatzkörper vorgesehen ist, derart und in einem solchen Ausmaß, daß mit ihr wichtige Prozeßparameter eingestellt bzw. vorgewählt werden können.
18. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die den Kolben (13) umgebenden seitlichen Mantelflächen aus zueinander planparallelen Flächensegmenten bestehen.
19. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an der Öffnung (3,9) Maßnahmen und Mittel zur Strömungsbeeinflussung bestehen, beispielsweise Wirbelbildner, Turbulenzerzeuger, Ventil(e).
20. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine (Betriebsmittel-) Zuführungs- 5, 33 und / oder Zündeinrichtung 6 für Medien bzw. Stoffe angegliedert ist und im einfachsten Fall aus einer mit einem Deckel 32 verschließbaren Öffnung 33 besteht.
21. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß das Gewicht des Kolbens 13 minimalisiert wird: „Nullkolben" (13°).
22. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß als Betriebsmittel das Medium Wasser oder ein ähnliches Medium zur
Anwendung gelangt.
23. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die „isochore Verbrennung" im Prozeßraum P durch Einsatz eines
„Nullkolbens" (13°) in Verbindung mit dem Medium Wasser „gelöscht" wird.
24. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß der „WANKEL"-Kolben (20, 30) an seinen Ecken über deutliche Abrundungen verfügt.
25. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß der „WANKEL" -Kolben (20, 30) an seinen seitlichen Konturflächen über mindestens eine durchgehnde und in sich geschlossene Nute verfügt, die zur Aufnahme eines in sich geschlossenen, elastischen Dichtelementes 31 dient und insbesondere zur Wasserabdichtung beiträgt.
26. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die elastische Dichtung 31 ein in sich geschlossenes, ringförmiges oder auch als abgerundetes, dreieckiges Element mit kreisförmigem Querschnitt und gegebenenfalls zusätzlich mit einer „Dichtlippe" versehen ist und insbesondere der Wasserabdichtung dient.
27. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Mantelfläche 34 insbesondere nicht „trochoidenformig", sondern beispielsweise „0"- oder „0"-förmig ausgesstaltet ist.
28. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche 34 wenigstens teilweise kugelförmig ausgestaltet ist.
29. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Exzenterwellen 18 und 19 insbesondere in einem Winkel von jeweils etwa
0°, 90°, 180° zueinander synchronisiert sind.
30. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß in den „Gleichräumen" P keine „isochoren" Verbrennungen stattfinden.
31. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Kammervolumen 1 und 10 sich zueinander im wesentlichen wie 1 :1,3 bis 1 :2 verhalten.
32. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bauteile des Aggregates - repräsentiert durch FIG. 6 - aus transparentem Material bestehen.
33. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß der in FIG. 6 dargestellte Mechanismus ein Antriebseiement wie beispielsweise eine Handkurbel oder ein Elektromotor aufweist.
34. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß der Kreiskolben (20) und/oder 30 eine schaufelartig 35 strukturierte
Oberflächen aufweist.
35. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß als Medien und Stoffe Substanzen wie Pulver, Salze, Mineralien, Luft, Wasser,
Wasserstoff, Benzin, Diesel, Dioxine und Methanol eingesetzt werden.
36. Verbrennungskraftmaschine insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens zwei Rotationskolben und mit mindestens einem Verdichtungsraum und einem Verbrennungsraum, gekennzeichnet durch
- einen ersten Raum mit einem Kreiskolben zum Verdichten des Gases, - einem hinter dem ersten Raum geschalteten zweiten Raum zum Verbrennen des Gases und
- einem hinter den zweiten Raum geschalteten dritten Raum mit einem Kreiskolben, der die Arbeit verrichtet.
37. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch einen Rotationskolben im zweiten Raum.
38. Verbrennungskraftmaschine insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens zwei Rotationskolben und mit mindestens einem Verdichtungsraum und einem Verbrennungsraum, gekennzeichnet durch
- einen ersten Raum mit einem Kreiskolben, wobei im ersten Raum das Gas verdichtet und verbrannt wird und der Kreiskolben Arbeit verrichtet und
- einen hinter den ersten Raum geschalteten zweiten Raum mit einem Kreiskolben, wobei im zweiten Raum das Gas verdichtet und vorzugsweise weiter verbrannt wird und der Kreiskolben Arbeit verrichtet.
39. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch einen zwischen dem ersten und zweiten Raum angeordneten Verbindungsraum (Strömungsraum), in dem das Gas verbrannt insbesondere mitverbrannt wird.
40. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß in oder am Prozeßraum P eine Betriebsmittelzuführungseinrichtung 5 und / oder 33 angegliedert ist, mit oder ohne Zündvorrichtung 6.
41. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß in dem in FIG. 6 dargestellten Aggregat eine Beieuchtungseinrichtung integriert ist.
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