| EP0287906A2 | 1988-10-26 | |||
| US20050189437A1 | 2005-09-01 | |||
| US1226500A1 | ||||
| US1597542A1 | ||||
| US4437308A1 |
Patentansprüche
1. Verfahren zur Vernebelung von Wasser zur Dampferzeugung, 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 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Teilchen eine Größe von ca. lμm 3 aufweisen, was eine explosionsartige Verdampfung des Wassers zur Folge hat.
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.
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 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.
β. Vorrichtung zum Zerstäuben von unter hohem Druck stehenden Wasser und Erzeugung von Dampf in einem Motor der geeignet ist den Dampf als Antrieb zu nützen, dadurch gekennzeichnet, dass
a) eine gesteuerte Düse, die bei einem einstellbaren Druckwert von Vorzugsweise 1500x10 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-Zentrifuge (52) , die Dampf und das Medium trennt . 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
5 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
10 von mehrere 100° Celsius konstant hält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 ist ein geeigneter Motor.
L5 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 10 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 )
>5 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
?0 sich vergrößernden und verkleinernden Volumina.
d) Die Antriebswelle (11,24,44) ist im kreisrunden Zylinderraum (10,21,31) außermittig ange- 55 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.
5 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 10 beiden Enden der Elypse Aussparungen für eine sich in der Länge verändernden Dichtung erhält.
g) Die Dichtungen bestehen aus drei ineinander 15 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. ZO (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
>5 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
50 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.
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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.
5 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-
10 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.
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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-
>0 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
15 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.
SO
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Wasser-Explosions-Motor, Verfahren und Vorrichtung
Beim herkömmlichen Benzin- oder Diesel-Verbrennungs- Motor entstehen nicht nur schädliche Abgase, sondern auch ca. 50% des Kraftstoffes verwandeln sich beim Verbrennungsvorgang in Wärme, die nicht dem Antrieb des Motors dient, sondern durch Kühlung vernichtet werden muss um den Motor nicht zu überhitzen. Außerdem erfordern die Motoren einen umfangsreichen, technischen Aufwand für Kurbelwelle, Nockenwelle und 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 lμm 3 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 lμm 3 kleine Tröpfchen zerreißen, sodass aus lmm 3 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) .
Ersatzblatt
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 lμm 3 kleine Tröpfchen. Das heißt aus lmm 3 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 5 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-
0 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-
5 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
10 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
>5 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 . so
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
55 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
K ) einer kontinuierlichen Verbrennung des Kraftstoffes
werden bei der heutigen Technik der Brenner wesentlich geringer.