WO2007031078A9 - Wasser-explosions-motor, verfahren und vorrichtung - Google Patents

Wasser-explosions-motor, verfahren und vorrichtung

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Definitions

  • the conventional gasoline or diesel combustion engine not only produces harmful emissions, but also about 50% of the fuel to heat during combustion, which does not drive the engine, but must be destroyed by cooling to the engine not to overheat.
  • the engines require a voluminous, technical effort for crankshaft, camshaft and valves which cause costs, wear and weight.
  • the aim of the present invention is to provide a method and an apparatus to overcome the disadvantages of internal combustion engines. She achieves this with a water explosion and a suitable engine. Water is injected under high pressure into a hot, liquid, synthetic medium, so that it breaks up 3 small droplets in 1 ⁇ m, which immediately explode into superheated steam. This innovative process eliminates almost all negative side effects of internal combustion engines.
  • a heated to several 100 ° C medium is passed into the engine, in the water, which was pressurized with 1500 bar pressure is injected (claim Ia and Ib).
  • the returned medium is heated again to several 100 ° Celsius. So that no heat is lost unnecessarily, the entire device, so motor, centrifuge, lines and medium container including burner, which heats the medium, enclosed in an insulating capsule. The entire system is thus optimally in an operating temperature of several 100 ° Celsius (claim 5).
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view through housing and rotary rotor, and the drive shaft and the connecting rod plate.
  • FIG. 3 is a perspective view of the housing block and the side wall
  • FIG. 4 shows a perspective view of the sealing rollers, the rotor and the drive shaft with inserted connecting rod plates
  • a circular cylinder (10) which is closed from both sides with a side wall (33) in which the bearing of the drive shaft (11) is arranged off-center, moves the rotary oscillation rotor (12).
  • the runner has the shape of an ellipse, which is sealed at both ends with a specially developed seal consisting of three rollers (13). Due to the eccentric arrangement of the drive shaft (11) in a circular cylinder (10), the rotor (12) must be of different length in each position of its rotation in order to ensure the sealing to the cylinder wall. This task is fulfilled by the 3-roller seal (13), placed in 4 different positions of the circulation in Fig. Ia to Id.
  • a movable connecting rod plate (16) is connected by the drive shaft (11), which is connected to the runner and with which it oscillates. Translation movement can be to put the drive shaft in rotary motion.
  • Reservoir (53c) is at several 100 °
  • the heated media inlet (36) is closed by the traveler and is only opened when the rotor-milled recess (17), shown as a dashed area, sweeps across the inlet (36) as it rotates.
  • the outlet for steam and medium (35) is permanently open. While the rotor in the chamber A is under vapor pressure, he presses in the opposite chamber B, the vapor-medium mixture. That means with every revolution of the wave two steam explosions took place.
  • the vapor-medium mixture passes through a separation centrifuge (52).
  • the recovered medium flows back into the storage tank (53a), which consists of a pipe system, where it is reheated to several 100 ° Celsius. After the medium has been reheated, it flows into a container (53c) containing the pump which returns it to the explosion chamber of the engine.
  • the medium is heated by means of a suitable propane gas burner (54) or fuel oil. Burner causes.
  • a suitable alternator is connected, which can provide additional electrical heating.
  • the entire device is enclosed with an insulating sheath (55) so that the heat of the burner is not lost immediately, but also heats the engine, the centrifuge and the lines.
  • the entire system should preferably maintain the working temperature of several hundred degrees Celsius and only the heat loss resulting from the evaporation of the water should be used to drive the motor.
  • a built-in in the medium tank (53c) thermostat controls the burner to ensure the desired temperature.
  • the energy consumption should be much lower compared to conventional engines and also the resulting exhaust gases of a continuous combustion of the fuel In today's technology, the burner will be much smaller.

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Abstract

Das Verfahren betrifft die Herstellung von überhitzten Dampf in einem Motor, in dem ein hoch verdichtetes Wasser in ein sehr heißes flüssiges, synthetisches Medium, das sich im Motor befindet eingedüst wird, was eine explosionsartige Verdampfung zur Folge hat. Dieser Vorgang soll in einem eigens dafür entwickelten Rotations-Translations-Motor stattfinden, um die Schubkraft des Dampfes maximal zu nutzen. Der Motor soll mindestens zwei Zylinder in kreisrunder Querschnittsform (10) besitzen, in denen die Antriebswelle (11) außermittig angeordnet ist. Auf der Antriebswelle befindet sich ein Läufer (12), der mit einem Element (16) verbunden ist, das durch die Antriebswelle (11) gesteckt ist und in ihr hin- und herbewegt werden kann, aber an seinen Enden mit dem Läufer (12) fest verankert ist. Der Läufer (10) besitzt an seinen beiden Enden eine speziell entwickelte 3-Rollen-Dichtung (13), die in der Lage ist den Läufer (10) zu verlängern und zu verkürzen, was bei der anaxialen Anordnung der Antriebswelle (11) in einen kreisrunden Zylinder (10) erforderlich ist. Der Läufer (10) hat eine längliche, elyptische Form und trennt den Zylinderraum (10) in zwei sich vergrößernde und verkleinernde Arbeitsräume A und B.

Description

Wasser-Explosions-Motor
Beim herkömmlichen Benzin- oder Diesel-Verbrennungs- Motor entstehen nicht nur schädliche Abgase, sondern auch ca. 50% des Kraftstoffes verwandeln sich beim Verbrennungsvorgang in Wärme, die nicht dem Antrieb des Motors dient, sondern durch Kühlung vernichtet werden muss um den Motor nicht zu überhitzen. Außerdem erfordern die Motoren einen umfangsreichen, tech- nischen Aufwand für Kurbelwelle, Nockenwelle und Ventile die Kosten verursachen, Verschleiß unterliegen und Gewicht mit sich bringen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zustellen, die Nachteile der Verbrennungsmotoren zu überwinden. Sie erreicht dies mit einer Wasserexplosion und einem dafür geeigneten Motor. Wasser wird mit hohen Druck in ein heißes, flüssiges, synthetisches Medium eingedüst, sodass es in lμm3 kleine Tröpfchen zerreißt, die sofort explosionsartig in überhitzten Dampf übergehen. Dieses innovative Verfahren hebt fast alle negativen Begleiterscheinungen der Verbrennungsmotoren auf.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein auf mehrere 100°Celsius erhitztes Medium in den Motor geleitet, in das Wasser, das mit 1500 bar Druck beaufschlagt wurde eingedüst wird (Anspruch Ia und Ib) .
Nach unseren wissenschaftlichen Versuchen und den physikalischen Gesetzen wird das Wasser unter diesem Bedingungen sofort in lμm3 kleine Tröpfchen zerrei- ßen, sodass aus lmm3 Wasser 1 Milliarde Tröpfchen entstehen. Die dadurch erzielte Vergrößerung der Wasseroberfläche hat zur Folge, dass die Tröpfchen explosionsartig in überhitzten Dampf übergehen (Ansprüche 1 bis 2) . Es war erforderlich einen geeigneten Motor zu entwickeln, in welchen der Dampf Arbeit verrichten kann (Anspruch 3). Der Dampf bewegt den Rotations-Transla- tions-Läufer eine Halbe Umdrehung der Antriebswelle vorwärts. Dann werden der Dampf und das heiße Medium durch die Auslassöffnung in der Seitenwand des Motors vem Läufer in eine Durchlauf-Zentrifuge gedrückt, die Dampf und das Medium trennt. Das zurückgewonnene Medium fließt ohne Verluste in den Kreislauf zurück, während der Dampf zum Auspuff geleitet wird (Anspruch 4).
Das zurückgeflossene Medium wird wieder auf mehrere 100° Celsius erhitzt. Damit keine Wärme unnötig verloren geht, ist die gesamte Vorrichtung, also Motor, Zentrifuge, Leitungen und Mediumbehälter inklusive Brenner, der das Medium erhitzt, in einer Isolierkapsel eingeschlossen. Das gesamte System befindet sich also in optimaler Weise in einer Betriebstemperatur von mehreren 100°Celsius (Anspruch 5) .
Die erforderliche Konstruktion ist wie folgt konstruiert und wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig.l das Funktionsprinzip des Wasser-Explosions- Motors;
Fig.2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch Gehäuse und Rotations-Läufer, sowie der Antriebswelle und der Pleuel-Platte;
Fig.3 eine perspektivische Darstellung des Ge- häusblockes und der Seitenwand;
Fig.4 eine perspektivische Darstellung der Dicht- rollen, des Läufers und der Antriebswelle mit eingesteckten Pleuel-Platten
Fig.5 eine schematische, mögliche Anordnung der
Vorrichtung im Isolierkasten;
In einem kreisrunden Zylinder (10) , der von beiden Seiten mit einer Seitenwand (33) verschlossen ist, in der die Lagerung der Antriebswelle (11) außermittig angeordnet ist, bewegt sich der Rotations- Oszillations-Läufer (12) . Der Läufer hat die Form einer Elypse die an beiden Enden mit einer speziell entwickelten Dichtung aus drei Rollen (13) bestehend abgedichtet wird. Durch die außermittige Anordnung der Antriebswelle (11) in einem kreisrunden Zylin- der (10) muss der Läufer (12) in jeder Stellung seiner Rotation unterschiedlich lang sein um die Abdichtung zur Zylinderwand zu .gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch die 3-Rollen-Dichtung (13) erfüllt, dar- gestellt in 4 unterschiedlichen Positionen des Umlaufes in Fig. Ia bis Id.
Durch die Antriebswelle (11) wird innerhalb des Läu- fers (12) , der in der Mitte einen Freiraum (14) besitzt, eine bewegliche Pleuel-Platte (16) gesteckt, die mit dem Läufer verbunden ist und mit der er seine Oszillations-Translation-Bewegung ausführen kann um die Antriebswelle in Drehbewegung zu ver- setzen.
In der Seitenwand (33) des Gehäuses (32) befinden sich die Öffnungen für Auslass von Dampf und Medium (35) sowie der Einlass für das heiße Medium (36) und für die Wassereinspritzung (37) , außerdem die Bohrung
(34) für die Lagerung der Antriebswelle. Aus einem
Vorratsbehälter (53c) wird das auf mehrere 100°
Celsius erwärmte Medium mittels einer Pumpe durch den Einlass für das erhitzte Medium (36) in den Zylinder (31) gedrückt. Der Einlass für das erhitzte Medium (36) ist durch den Läufer verschlossen und nur geöffnet, wenn die im Läufer ausgefräste Vertiefung (17), als gestrichelte Fläche dargestellt, bei seiner Drehung über den Einlass (36) hinweg streicht.
Die Einspritzung des Wassers mit einem Druck von ca. 1500 bar erfolgt wenn ausreichend heißes Medium in der Kammer A, die sich zwischen Läufer und Zylinderwand bildet vorhanden ist.
Zweckmäßigerweise wenn der Läufer von der Position Null (Fig. Ia) um 45° weiter gelaufen ist (Fig. Ib) und die Seitenwand des Läufers den Einlass für das heiße Medium wieder verschließt. Nach den physikalischen Gesetzen zerreißt das mit 1500 bar Druck eingespritzte Wasser im Medium, das unter Umweltdruck von ca. 1 bar Druck steht, in lμm3 kleine Tröpfchen. Das heißt aus lmm3 Wasser entstehen ca. 1 Milliarde Tröpfchen, die sich in dem auf mehrere 100° Celsius erhitzten Medium, sofort explosionsartig in überhitzten Dampf umwandeln. Welche Kraft Dampf entwickelt ist aus herkömmlichen Dampfmaschinen bekannt.
Der Auslass für Dampf und Medium (35) ist permanent geöffnet. Während der Läufer in der Kammer A unter Dampfdruck steht, presst er in der gegenüber- liegenden Kammer B das Dampf-Medium-Gemisch aus. Das bedeutet bei jeder Umdrehung der Welle haben zwei Dampfexplosionen stattgefunden. Das Dampf-Medium- Gemisch durchläuft eine Trennungs-Zentrifuge (52) . Das zurückgewonnene Medium fließt in den Vorrats- behälter (53a) , der aus einem Röhrensystem besteht, zurück, in dem es wieder auf mehrere 100° Celsius erhitzt wird. Nachdem das Medium wieder erhitzt wurde, fließt es in einen Behälter (53c) , in dem sich die Pumpe befindet, die es wieder in die Explosionskammer des Motors befördert .Die Erhitzung des Mediums wird durch einen geeigneten Propangas- Brenner (54) oder Heizöl-Brenner bewirkt. Außerdem wird eine geeignete Lichtmaschine angeschlossen, die für eine zusätzliche elektrische Beheizung sorgen kann. Die gesamte Vorrichtung wird mit einer Isolier-Ummantelung (55) umschlossen, sodass die Hitze des Brenners nicht sofort verloren geht, sondern auch den Motor, die Zentrifuge und die Leitungen erwärmt .
Das gesamte System soll möglichst die Arbeitstemperatur von mehreren 100° Celsius erhalten und nur der durch die Verdampfung des Wassers entstehende Wärmeverlust für den Antrieb des Motors genützt werden. Ein im Mediumbehälter (53c) eingebauter Thermostat steuert den Brenner um die gewünschte Temperatur zu gewährleisten. Der Energieverbrauch dürfte gegenüber herkömmlichen Motoren wesentlich geringer sein und auch die entstehenden Abgase einer kontinuierlichen Verbrennung des Kraftstoffes werden bei der heutigen Technik der Brenner wesentlich geringer.

Claims

PatentanSprüche
1. Verfahren zur Vernebelung von Wasser ZUJΓ Dampferzeugυng, dadurch gekennzeichnet, dass
. a) das zu zerstäubende Wasser mit einem Druck von vorzugsweise 1500 x 10* Pascal derart hoch komprimiert wird, dass sein Volumen verringert wird.
b) das komprimierte Wasser stoßartig durch eine Düse in ein auf vorzugsweise mehrere 100° Celsius erhitztes flüssiges, synthetisches 5 . Medium eingespritzt wird. In dem unter normalen Druck von 1 x 10^ Pascal befindlichen Medium, zerreißt das Wasser infolge seines hohen inneren Drucks in kleinste Teilchen.
0 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Teilchen eine Größe von ca. lμm3 aufweisen, was eine explosionsartige Verdampfung des Wassers zur Folge hat.
5 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Dampf ein geeigneter Motor angetrieben wird und die Dampfexplosion im Motorraum stattfindet.
3 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium-Dampf- Gemisch nach Verlassen des Motors in einer Durchlauf-Zentrifuge getrennt wird und das Medium ohne Verlust in einen geeigneten Vorrats-
> behälter zurückfließt, wo es erneut auf mehrere 100° Celsius erhitzt wird. Es bleibt also im Kreislauf. Der Dampf wird durch den Wassertank geführt, wo er zum Teil wieder zu Wasser
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP kondensiert. Der Restdampf geht durch den Auspuff ins Freie.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch. gekennzeichnet/ dass möglichst kein Wärmeverlust entsteht. Die gesamte Vorrichtung, also Motor, Zentrifuge und Leitungen, sowie auch der Brenner zur Wärmeerzeugung .sollen möglichst auf mehrere. 100°Celsius erhitzt werden und müssen deshalb von einem Isolierraum eingeschlossen sein.
6. Vorrichtung zum Zerstäuben von unter hohem Druck stehenden Wasser und. Erzeugung von Dampf in ei-
, nem Motor der geeignet ist den Dampf als- Antrieb zu nützen, dadurch gekennzeichnet, dass
a) eine gesteuerte Düse, die bei einem einstellbaren Druckwert von Vorzugsweise lSOOxlO5" Pascal das komprimierte Wasser in den Motorraum spritzt.
b) eine Hochdruckpumpe, die 1500 bar Druck erzeugt und über einen Elektromotor angetrieben wird, der elektronisch gesteuert ist um die Einspritzmenge zu regulieren.
c) in den Motorraum ein auf mehrere 100° Celsius erhitztes Medium eingeleitet wird, in das Wasser eingedüst wird. Das Medium wird in einem Röhrensystem (53a, 53b, 53c) erhitzt.
Das wird von einem Brenner (54), der mit Gas oder Heizöl befeuert wird, erreicht. Das Medium wird durch eine Pumpe, die Vorratsbehälter (53c) eingebaut ist, in den Motorraum gedrückt.
d) eine geeignete Durchlauf-Zentri fuge ( 52 ) , die Dampf und das Medium trennt .
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP e) eine Isolierummantelung (55) den Motor (51) , die Zuleitungen, die Zentrifuge (52), den Vorratsbehälter fürs Medium (53a bis 53c) inklusiv dem Brenner (54) umschließt, damit die durch den Brenner erzeugte Hitze alles aufheitzt.
f) ein elektronisch gesteuerter Thermostat im Medium-Vorratsbehälter eingebaut ist, der über an- und abstellen des Brenners die Temperatur von mehrere 100° Celsius konstant hält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 ist ein geeigneter Motor.
a) In einem Motor-Gehäuseblock (22,32) befindet sich ein Zylinderraum (21,31,10) der Kreisrund ist.
b) der Gehäuseblock wird auf beiden Seiten von einer Seitenwand (33) verschlossen. In der Seitenwand sind Bohrungen für die Lagerung der Antriebswelle (34), Auslass von Medium-Dampf- Gemisch (35),Einlass von Medium(36) und für die Wassereindüsung (37 )
c) Im Zylinderraum (21,31,10) bewegt sich ein Translations-Rotations-Läufer (12,23,43), der eine elyptische Form hat und den Zylinderraum (10,21,31) in zwei Kammern A und B teilt, mit sich vergrößernden und verkleinernden Volumina.
d) Die Antriebswelle (11,24,44) ist im kreisrunden Zylinderraum (10,21,31) außermittig ange- ordnet.
e) Der Läufer (12,23,43) ist mit der Welle (11, 24,44) drehfest, aber in Querrichtung ver- schiebbar gekoppelt, so dass er eine kombinierte Rotations- und Translationsbewegung ausführen kann.
f) Der Läufer hat bei seiner Umdrehung, da der Zylinderraum kreisrund ist und der Drehpunkt der Welle außermittig angeordnet ist, in jeder Drehstellung eine unterschiedliche Länge abzudichten. Dies erreicht er dadurch, dass er an beiden Enden der Elypse Aussparungen für eine sich in der Länge verändernden Dichtung erhält.
g) Die Dichtungen bestehen aus drei ineinander gesteckten Rollen (13,27,45) die unterschiedliche Durchmesser haben. Aufgrund der Druckverhältnisse in den Kammern A, B, wird eine der Rollen stets an die Zylinderwand gepresst und dichtet die Kammern A, B gegeneinander ab. (Fig. Ia bis Id)
8. Motor nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (11,24,44) eine Ausfrä- sung für ein sich in Querrichtung erstreckendes Element (16,25,46) aufweist.
9. Motor nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Element (16,25,46) die Form einer an den Kanten abgerundeten Platte (46) hat, die in der Ausfräsung der Welle (44) hin und her geschoben werden kann. Die Enden der Platte (46) sind mit dem Läufer (12,23,43) fest verankert, so dass er bei seiner Rotation auch die Translation ausführen kann.
10. Motor nach Anspruch 7c, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte des Läufers (12,23,43) ein Hohlraum (14,26,47) ausgebildet ist, der die An- triebswelle (11,24, 44) und die Pleuel-Platte (16, 25,46) aufnimmt.
11. Motor nach Anspruch 7c, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (12,23,43) auf seinen Seitenflächen, in den Zeichnungen schraffiert dargestellt (17), Aussparungen aufweist, die den Ein- lass (36) öffnen, der ansonsten durch die Seiten- flächen des Läufers verdeckt ist. Die Aussparungen (17) sind so gewählt, dass sie den Ein- lass nur in der Position des Läufers von Fig. Ia bis Fig. Ib freigeben, also eine Achteldrehung des Läufers.
12. Es ist vorgesehen, einen zweiten Gehäuseblock mit der gleichen Ausstattung wie der bisher beschriebene auf der Welle anzuordnen, der den Ansprüchen 1-11 entspricht. Der einzige Unter- schied besteht darin, dass die Ausfräsung für die Pleuel-Platte (47) in der Welle um 90° verdreht angebracht ist. Dadurch arbeiten die Läufer abwechselnd auf Höchstleistung. Selbstverständlich können noch weitere Gehäuseblöcke auf der Welle angebracht werden und wenn die Ausfräsung für ihre Pleuel-Platte ebenfalls um einige Grade verdreht angeordnet sind, wird der Lauf des Motors noch gleichmäßiger werden.
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