- Digi-Therm-Prozess :

-Abschnitt 1- bisherige technische Möglichkeiten und einfuhrende Erfindungsbeschreibung:

In Erweiterung zur konventionellen Weise zu Heizen ( Verbrennung ) ist es schon längst möglich zur Wärmeenergie die Expansionsenergie des Wärme- und Reaktionsprozesses bei Verbrennung in Volumensdruck-Kraftwandlern ( VDKW ) z.B. in Motoren oder Turbienen zu nutzen. Auch die zusätzliche Nutzung der Expansionsenergie bei Erhitzung verschiedener Medien ( z.B. von Wasser, Ethanol, ect. ) hinter und in dem Verbrennungsraum oder auch separat ( z.B. Erdwärmenutzung ) ist als Dampfmaschine bzw. Verbrennungsdampfmaschine ( Dampfmedium wird im Verbrennungsraum direkt erhitzt ) schon lange bekannt. Diese technischen Gerätschaften bzw. Kombinationen aus solchen werden im Folgenden mit der Bezeichnung Heißkraftmaschine ( HKM ) benannt. Für die Verwendung der zu schützenden Erfindungseigenschaften in Kombination mit einer HKM ist es unerheblich, ob die verwendete Wärmeenergie ( Wärmedifferenz ) aus einer einfachen Verbrennung, Sonnenstrahlen, Erdwärme oder auf beliebigen anderen Wege entsteht, und mit welcher Art von VDKW sie in mechanische Energie übertragen wird. Die Nutzung der durch Abkühlung bedingten Volumensdruckabnahme ( mit und ohne Dampfkondensation ) als Abkühlungskraftmaschine ( AKM ) wurde bereits durch Sterling- und Rider- maschinen ermöglicht, ist aber auch schon auf andere Weisen beschrieben worden ( z.B. DT 26 10438 Al ). Diese Darstellungen sind in Ihrer technischen Umsetzung jedoch oft unrentabel und haben zudem ein z.B. für den modernen Fahrzeugbau nicht zu tolerierendes Leistungsgewicht bzw. Volumen. Auch eine Zylinderanordnung die große Wärmetauscherflächen besitzt, wurde bereits schon zur Realisierung einer AKM offengelegt (z.B. DE 103 19 806 Al). Diese Anordnung ist jedoch sehr aufwendig in der Herstellung, und hat wegen des benötigten Hubraums, wie andere Maschinen dieser Art große Nachteile was die mögliche Kühlgeschwindigkeit und Homogenität vom Abkühlen des Betriebsmediums anbelangt. Es wurde daher auch schon die Aufbauweise von Gerätschaften beschrieben, die durch die Verlagerung der Abkühlung in einen Wärmetauscher ( Kühler ) die Abkühlgeschwindigkeit dem gegenüber stark erhöhen können ( z.B. DE 10 2004 032 215 Al). Der Nachteil dieser Gerätschaften liegt darin, dass der bei der Abkühlung von Gasen bzw. Dämpfen entstehende Unterdruck bisher nicht verlustarm an die dabei verwendeten VDKW übertragen werden konnte. Die diesen Gerätschaften gemeinsam zu Grunde liegende Idee, ist die Kombination von einer HKM und einer AKM, welche jedoch in keiner bisherigen Veröffentlichung allgemeingültig analysiert, und mit technisch optimierten Lösungen zur allgemeinen praktischen Realisierbarkeit dargestellt werden konnte. Diese zwei Teilgerätschaften

1

Ersatzblatt

- Deuαuiucπucu Funktionsabschnitte erörtert. Die HKM benötigt, wenn sie keine innere Verbrennung besitzt einen Volumensdruck-Kraftwandler zum Einpressen ( VDKW-D ) des Arbeitsmediums.( wobei auch bei interner Verbrennung zur Steigerung der Leistungsdichte, z.B. Turbolader zur Vorverdichtung verwendet werden ) Zudem benötigt eine HKM nach der Vorverdichtung ( VDKW-D ) einen Hochdruckerhitzer ( HDE ) zur Erwärmung des Arbeitsmediums bzw. der Druckerzeugung. Zur übertragung der Volumensdruckleistung in mechanische Leistung ist dann als letzter wesentlicher Funktionsabschnitt noch ein Arbeits-VDKW ( VDKW-A ) erforderlich. ( Bei einem Kolben- Verbrennungsmotor können z.B. die Funktionen der VDKW-D, HDE und VDKW-A durch eine Anordnung in kombinierter Weise erfüllt werden ) Die AKM benötigt ihrer Seits einen Unterdruckkühler ( UDK ), sowie auch einen Arbeits-VDKW ( VDKW-A ) um die Unterdruckleistung in mechanische Leistung wandeln zu können. Zudem ist für die Entnahme vom Arbeitsmedium aus dem UDK, um einen kontinuierlichen Betrieb ermöglichen zu können noch eine weitere VDKW-Funktion zur Unterdruckerhaltung nötig ( VDKW-U ). Die möglichst optimierte Kombination von HKM und AKM ist vom Grundprinzip her schon seit langem bekannt, wobei die beiden VDKW-A zu einem VDKW-AK kombiniert werden, und die Hilfs- VDKW auf der anderen Seite vom HDE und UDK ebenfalls zu einem VDKW-DU kombiniert werden können. Hierbei kann die Funktion des VDKW-DU bei einem Zyklisch arbeitenden Aufbau auch durch ein, die Volumensdruck-Kraftwirkung in der Wirkungsrichtung seperierendes Ventil realisiert werden, wie dies zum Grundprinzip der möglichen Kombination von HKM und AKM z.B. schon in 1986 veröffentlicht worden ist ( DE 34 39 983 Al ). Die dort gezeigte Aufbauweise ist jedoch technisch nur für flüssige Medien sinnvoll verwendbar, die neben schlechten Wärmeausdehnungsverhältnissen auch schlechtere Viskositätseigenschaften als Gase besitzen, da bei zwischenzeitlich dampfförmigen Arbeitsmedien auch hier das Problem der verlusarmen Kraftübertragung zwischen UDK und VDKW-AK besteht. Für die Verwendung von überhitzten Dämpfen als Arbeitsmedium wurde bereits eine Umsetzungsmöglichkeit für dieses Funktionsprinzip veröffentlicht, die erfindungsgemäß auch für Flüssigkeiten ( inkompressibel ) oder Mischungen aus beiden realisierbar ist ( z.B. DE 10 2004 047 896 Al ). Wenn die Aufbauweise in der zuletzt angesprochenen Veröffentlichung jedoch mit teilweise und oder vollständig zu kondensierenden Arbeitsmedien umgesetzt wird, ergeben sich für kontinuierlich arbeitende Prozesse dabei dort unbehandelte technische Probleme beim Ausstoßen bzw. Rückfuhren des Kondensates ( Beeinträchtigung der optimalen Turbienenfunktion durch die Massenwirkung von Flüssigkeitstropfen ), deren allgemeine Lösungsmöglichkeiten keiner neuartigen Funktionsweise, aber einer neuartigen technischen Aufbauweise entspricht. Die in dieser Veröffentlichung erörterte Möglichkeit, ein Arbeitsmedium auch durch Expansion bzw.

ohne direkte Zukühlung durchzuführen ist technisch möglich, jedoch für die Leistungsdichte als auch für den Wirkungsgrad nicht günstig. Die ausdrückliche, gezielte Einbeziehung des Verdampfens und Kondensierens von Teilen oder dem vollständigen Arbeitsmedium ist vom Wärmeausdehnungsverhältnis und Viskositätskompromiss dazu technisch gesehen optimal, jedoch bisher technisch nicht für allgemeine Anwendungsbeispiele umsetzbar. Diese, zur allgemeinen Verwendbarkeit der Verbindung von HKM und AKM fehlenden technischen Probleme sind nach dem bisherigen Wissensstand ungelöst, oder können nur mit starken Einschränkungen der technischen Verwendbarkeit praktisch realisiert werden. Um den allgemein verwendbaren technischen Lösungsansatz ( DTP ) erörtern zu können, wird zunächst als bereits angesprochene Problemquelle die Verbindung bzw. Wechselwirkung zwischen UDK und den VDKW in den AKM benannt. Die Möglichkeit in thermodynamischen Anlagen durch zusätzliche, technisch sinnvolle Wärme- Druck- und oder Kraftübertragungen den Wirkungsgrad zu erhöhen, oder den Prozessaufwand zu reduzieren ist allgemein bekannt, und wird in einigen Veröffentlichungen für verschiedene Anwendungsbeispiele dargestellt ( z.B. DE 102 60444 Al ). Wegen prinzipbedingter Widersprüche in den Konstruktionsanforderungen ist, trotz dem Stand der technischen Umsetzungsmöglichkeiten bisher keine Möglichkeit bekannt gewesen, die Nachteile der bisherigen technischen Möglichkeiten auszuräumen bzw. die Vorteile der bekannten Ansätze zusammenzuführen. Auf die Unvollständigkeit der klassischen Thermodynamik, und sich daher ergebende Entwicklungsmöglichkeiten für die Arbeitsfähigkeit von Wärmekraftmaschinen, wurde bisher schon in verschiedenen Veröffentlichungen hingewiesen, wobei Trugschlüsse aus der Analyse für die Kombinationsmöglichkeiten von HKM und AKM, aufgrund von Fehleinschätzung der technischen Möglichkeiten üblich sind, ha der schon erwähnten Veröffentlichung ( DE 10 2004 047 896 Al ) aus dem Jahre 2006 ergibt sich aus Neudefmitionen für mögliche Kreisprozesse beispielsweise die Erkenntnis, dass es unmöglich ist einen erfindungsgemäßen Prozess mit zyklisch arbeitenden VDKW ( z.B. Kolbenmaschine ) zu realisieren, und dafür in jedem Fall eine Strömungsmaschine erforderlich ist. Für die Bewertung der vorliegenden Erfindung ist die allgemeine bisher realisierbare Arbeitsfähigkeit von Wärmekraftmaschinen, unter Berücksichtigung der bisher dabei erreichbaren Leistungsdichten entscheidend. Da über die Erfindung, für derartige Maschinen ein im allgemeinen verwendbarer Vortschritt beschrieben wird, sind vereinfachende Eingrenzungen der konventionellen Postulate, wie z.B. geschlossene Materialkreisläufe, Wärmezufuhr bei entsprechender Wärmeabgabe, gleichbleibende Agregatzustände, ect. für die Verwendung der erfindungsgemäßen Merkmale bzw. Vorteile nicht von einschränkender Bedeutung. Die Aussagen, die über die dort vereinfacht dargestellten

betriebenen DTP-Maschinen, durch die beschriebene Art der technischen Umsetzungsmöglichkeiten widerlegt werden. Die gleichzeitige Berücksichtigung der Kombination von mehr als zwei Zustandsgrößen für die Beschreibung von komplexeren thermodynamischen Vorgängen, wie z.B. Druck, Volumen, Temperatur, Masse, Viskosität, Wärmeleitung, Wärmekapazität, physikalische und chemische Reaktionsabläufe ( z.B. Agregatzustandsverhalten, Verbrennungsvorgänge, ect ), Strömungen, Translationen, Rotationen und Kraftrückwirkungen bzw. Resonanzen ist keine wissenschaftliche Neuheit und gehört schon länger zum technischen Stand für z.B. die Entwicklung von Turbinen. Aus diesem Grunde sind moderne Veröffentlichungen aus der zugehörigen Fachliteratur bekannt, die zur Beschreibung von komplexen thermodynamischen Vorgängen die Verwendung von weitreichenden analytischen Methoden ( multiphysikalische FEM Simulationen ), aber auch die Verwendung von aus Testläufen heraus iterativ ermittelnden Methoden zur Systembeschreibung ( z.B. Neuronale Netze ) darstellen. Die durch technisch-analytische Untersuchungen ( Forschung ) entdeckte, neuartige Möglichkeit ( DTP ) zur realen Kombination der bisher nicht kombinierbaren Vorteile der angesprochenen Lösungsansätze, sowie die darüber entwickelten Verfahrens-, Konstruktions- und Anordnungsrichtlinien sind der Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Diese ist gekennzeichnet durch die erstmalige allgemeine Realisierbarkeit der beschrieben Kombination aus WKM und AKM, sowie durch die daher erstmals möglichen, zuvor praktisch nicht erreichbaren Anwendungen, Wirkungsgrade und Leistungsdichten. Die wissenschaftlichen Grundlagen zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Gerätschaft sind hauptsächlich nach Bedarfsweite der Fachliteratur für Thermodynamische Prozesse, ins Besondere mit Berücksichtigung dynamischer ( kinetisch bedingter ) Prozesseigenschaften zu entnehmen. Die für die Realisierung und Optimierung benötigten, bei der Offenlegung der Erfindungseigenschaften jedoch nicht im Detail darstellbaren wissenschaftlichen Grundlagen lassen sich in den jeweils zutreffenden Fachpublikationen finden ( Messtechnik, Regelungstechnik, Maschinenbau, Elektrotechnik, Informatik, Mathematik, Chemie, allgemeine Physik, ect. ). Es ist anhand vom Anwendungsumfang des Erfindungsgenstandes einzusehen, dass nicht sämtliche schon bekannten Hilfsverfahren zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Gerätschaft im Rahmen der Patentschrift ausführlich dargestellt werden können, als auch dass die Innovationsmerkmale der Erfindung vom detaillierten Vorgehen bei der Dimensionierung, Fertigung und Betriebsführung unabhängig sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Funktionsprinzip ( DTP ) das dadurch gekennzeichnet ist, dass die zur Realisierung benötigten neuartigen Kombinationen von Verfahres- Konstruktions- und Anordnungsweisen, bei der Verwendung von erfindungsgemäß aufgebauten Abkühlungskraftmaschinen ( AKM ) wesentliche Vorteile im Vergleich zum Stεind der Technik und technischen Veröffentlichungen offenbaren. Ein Merkmal der Erfindung ist es, dadurch im Gebiet der Verbrennungs- und Wärmekraftmaschinen, in bisher unentdeckter Weise den potentiellen Wirkungsgrad zu erhöhen und oder das bisher für derartige Maschinen mögliche Leistungsgewicht bzw. Volumen erheblich zu senken. Durch die Offenlegung der Erfindungsmerkmale ergibt sich eine Großzahl neuartiger, technisch sinnvoller, praktisch realisierbarer Gerätschaften. Es ist nach der Fachliteratur für Wärmekraftmaschinen zu urteilen nicht möglich, eine Wärmekraftmaschine zu konstruieren die in einem unendlich zyklischen Prozess einen Wirkungsgrad größer dem bekannte Carnot Wirkungsgrad besitzt. Es wurden, wie schon dargestellt schon Veröffentlichungen verfasst, welche die zusätzliche Nutzbarkeit des allgemein bekannten Unterdrucks bei Abkühlung eines Mediums zur allgemein genutzten Expansionsenergie beschreiben. Unabhängig von Gewicht und Aufwand, ist dies nach dem Stand der bisherigen Technik und Veröffentlichungen nur bis zu einem sehr eingeschränkten Wirkungsgrad realisierbar. Die Möglichkeit zur Realisierung eines solchen periodisch und kontinuierlich arbeitenden Wärme zu Kraft Wandlers mit einer stark gesteigerten Leistungsdichte und dem bisher theoretisch höchsten Wirkungsgrad ist das wesentlichste Merkmal des Entwicklungsschrittes, welcher durch die Beschreibung der vorliegenden Erfindung ermöglicht wird. Die Verbindung von z.B. einer Verbrennungskraftmaschine oder einer Brennstoffzelle mit einer konventionellen Dampfmaschine ist schon lange bekannt, im Anwendungsrahmen der Erfindung inbegriffen, jedoch dabei nicht speziell zu beachten. Es soll dennoch erwähnt werden, dass zu diesen wie auch zu anderen Funktionsbereichen, bekannte und unbekannte funktionsforderliche Einrichtungen, wie z.B.: ein je nach Temperatur- bzw. Kühlbedarf flüssig eingepumptes, gut verteiltes ( z.B. versprühtes ) Dampf- und oder Kühlmedium zur Realisierung einer höheren Steuerungsgeschwindigkeiten der Kühl- bzw. Dampfleistung Bestandteil einer erfindungsgemäßen Gerätschaft sein können. Eine Abkühlungskraftmaschine ( AKM ) im Anschluss an eine Verbrennungs- Dampf- oder Verbrennungsdampfmaschine bzw. an anderen Wärmequellen zu verwenden ist bisher kaum in einer rentablen Leistungsdichte, bzw. zu einen vertretbaren Aufwand möglich. Dies liegt weniger an der sehr schweren und aufwendigen Konstruktion eines solchen thermodynamischen Systems und auch nicht allzu vordringlich an dem sehr hohen und komplexen Regelungsaufwand, sondern hauptsächlich daran, dass die bisher

konnten. Dies ist auf den bisherigen Mangel an Kombinationsmöglichkeiten von hoher und schneller bzw. gleichmäßiger Abkühlung und verlustarmer übertragung zwischen Volumensdruck und mechanischer Leistung innerhalb der AKM zurrückzuführen. Die bisher bekannten Arten von AKM gelten somit in den meißten Fällen als technisch nicht sinnvoll, obwohl durch den im Damprmaschinenzyklus bei Abkühlung enthaltenen Agregatzustandswechsel ein, dem Carnot-Prozess überlegener Wirkungsgrad für die Wandlung in mechanische Leistung theoretisch ereichbar sein sollte. Dieser Wirkungsgrad kann für einen zyklischen Prozess durch den, über die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Abkühlungskraftmaschinen, bzw. durch den darüber charakterisierten, der Erfindung zu Grunde liegenden Digi-Therm-Prozess technisch sinnvoll realisiert werden. Der DTP beruht hauptsächlich auf der, wenn möglichen Nutzung des Expansionsdrucks ( HKM ) und der anschließende Nutzung des bei der Abkühlung entstehenden relativen Unterdrucks ( AKM ), über die im Weiteren beschriebenen, neuartigen Verfahrens- Konstruktions- und oder Anordnungeigenschaften für die Realisierung von erfindungsgemäßen AKM, bzw. der dafür benötigten VDKW und oder UDK. Hierbei ist es für einen annehmbaren Wirkungsgrad jedoch unabdinglich und kennzeichnend, dass das Wärmemedium nach konventionellen Nutzungsformen der Expansionsenergie entspannt, und in dem zweiten Prozessabschnitt bei vergrößerten Volumen wieder abgekühlt wird. Es ist dabei erfindungsgemäß möglich, dass sich einzelne und oder mehrere Prozessabschnitte vom DTP zeitlich und oder Räumlich überlagern. Bei der Verwendung vom DTP über, durch die Schutzmerkmale näher beschriebene VDKW bzw. UDK, bzw. deren Kombinationen für die Heißabgase von Verbrennungs- oder Verbrennungsdampfagregaten, ist im Unterschied zu reinen als Wärmekraftmaschine arbeitenden Anordnungen ( z.B. reine Dampfkraftmaschine ) kein geschlossener Stoffzyklus ( geschlossener Kreisprozess ) realisierbar. Aber auch hierbei handelt es sich bei Verwendung eines erfindungsgemäßen AKM um eine nach dem DTP arbeitende Gerätschaft, welche die besondere Eigenschaft besitzt, dass das zu erhitzende Arbeitsmedium teilweise oder vollständig durch eigene Verbrennung erhitzt, und zudem noch durch die chemische Reaktion im Eigenvolumen verändert wird. Der bei reinen Wärmekraftmaschinen potentiell in sich geschlossene Stoff kreislauf, kann erfindungsgemäß jedoch auch je nach Bedarf ( z.B. Synergiemöglichkeiten mit dem Betriebsumfeld ) teilweise oder vollständig aufgetrennt betrieben werden. Dies bedeuted dass der DTP ein geschlossener Kreisprozess sein kann, aber nicht sein muß. Es ist zu beachten, dass in einer erfindungsgemäßen Gerätschaft auch beliebige funktionserweiternde Einrichtungen, beispielsweise zur Abgasrückfuhrung und oder Reinigung verwendet bzw. integriert werden können. Diese können zudem wie andere Anlagenmodule

_ Prozessmedien, sowie andere technische Synergiemöglichkeiten mit anderen Anlagenteilen oder dem Betriebsumfeld in beliebiger Form verbunden und oder kombiniert werden. Auch die Vorwärmung oder vollständige Verdampfung eines Dampfmediums durch die gleichzeitige Funktion als z.B. Motor- oder Brennstoffzellenkühlung ist, unabhängig von optionalen Zwischenmedien als möglicher Bestandteil einer auf die Erfindungsmerkmale zutreffenden Gerätschaft zu verstehen. Da erfϊndungsgemäße Gerätschaften ( DTP-Maschinen ) in technisch sinnvoller Form ohne die noch weiter darzustellenden Erfindungsmerkmale noch nicht zu konstruieren waren, ist die Berücksichtigung von darüber hinausgehenden Eingenschaften allgemein und spetziell als integraler Bestandteil der Erfindung zu verstehen. Da die möglichen Kombinationen von verschiedenen Modulen und Betriebsfeldern unterschiedlichst und beliebiger Natur sein können, sowie in ihrem Verhalten analytisch bisher nicht exakt berechenbar sind, ist an dieser Stelle noch keine zutreffende Aussage über die Höhe des möglichen Wirkungsgrades einer derartigen Gerätschaft möglich ( schätzungsweise 75 - 85% möglicher rein mechanischer Wirkungsgrad, zudem aber bei z.B. Heizungs- bzw. mehrstufigen Anlagen wie modernen GUD- Kraftwerken noch andere Berechnungsgrundlagen für den Gesamtwirkungsgrad vorliegen als bei reinen, einstufigen Wärmekraftmaschinen ). Die technische Vortschrittlichkeit gegenüber bisher veröffentlichten Konstruktionsansätzen ist jedoch auf Grund der dadurch ermöglichten, höheren Abkühlungs-geschwindigkeit und -gleichmäßigkeit, sowie durch das mögliche Einsparen mechanisch belasteter und verlustreicherer Gleitdichtungen ( Kolben ), als auch durch die verlustarme Volumensdruck zu Kraft übertragung nachvollziehbar. Die wesentlichen Erfindungseigenschaften erhöhen die mögliche Leitungsdichte einer derartigen Gerätschaft sehr stark, und machen den Prozess deutlich effizienter, günstiger sowie auch technisch wesentlich leichter realisierbar. Das für das, dem DTP zu gründe liegende Funktionsprizip der Druckentspannung ( Volumenswechsel ) zwischen den Arbeitsphasen bestehende Realisierungsproblem der Kühlungs- und Kjaftumsetzungseinrichtungen bei gasförmigen und teilweise oder vollständig kondensierenden Arbeitsmedien, kann über die in den Schutzmerkmalen ausführlich beschriebenen Konstruktions- Verfahrens- und Anordnungsweiseπ für VDKW bzw. UDK allgemein, d.h. für verschiedenste Anwendungsanforderungen gelöst werden. Durch die beschriebenen Schutzmerkmale wird der bisher meißt nicht als rentabel zu realisierend geltende Aufbau von zyklisch arbeitenden Maschinen, die einen höheren Wirkungsgrad als den Carnot- Wirkungsgrad erreichen können, über die dem DTP zugrunde liegenden Erfindungsmerkmale erstmals auf allgemeine und kompakt realisierbare Weise ermöglicht. Die dafür erforderlichen Maßnahmen, bzw. Funktions-, Konstruktions-, Verfahrens und Anordnungsmerkmale der Erfindung werden, sowie praktische Ausfuhrungsmöglichkeiten,

beschriebenen.

-Abschnitt 3- Anwendungsrahmen der Erfindung und Darstellung eines beispiehaften DTP

Der erfindungsgemäße DTP kann in jeder beliebigen Anwendung und Betriebsumgebung einzeln und oder in Verbindung mit anderen Gerätschaften bzw. Komponenten verwendet werden. Die nähere Beschreibung von erfindungsgemäßen Anwendungsfeldern und Funktionskombinationen ist den Schutzmerkmalen und Beispielen zu entnehmen. Zur höheren Anschaulichkeit soll der DTP zuvor allgemein und beispielsweise für eine Gerätschaft mit einem Dampfmedium als Arbeitsmedium im Druck- Volumens- Temperatur- ( DVT ) Diagramm dargestellt, und die Prozesseckpunkte sowie deren übergänge dazu erörtert werden. Hierbei sind zwei mögliche Lagen der Expansionsarbeitsphase dargestellt, wobei im Fall von einem Verlauf durch die Nassdampfzohne vom Aufbau her darauf zu achten ist, dass für die Volumensarbeit nur Sattdampf aus der Erwärmungseinrichtung zu entnehmen ist. Die Funktionsweise ist in ähnlicher Form für Heißgasmedien bzw. Verbrennungs- oder Verbrennungsdampfagregate darstellbar, mit dem wesentlichsten Unterschied darin, dass dabei anstatt der Nassdampfphase z.B. zudem oder an Stelle dessen ein Verbrennungsprozess zu beachten ist. Für eine DTP-Maschine mit Dampfoder Teildampfmedium als Arbeitsmedium ist für eine hohe Leistungsdichte zu beachten, dass der DVT Betriebsbereich für die Expansionsarbeit außerhalb der jeweiligen Nassdampfphase liegen sollte. Gleichfalls sollte die Unterdruckarbeitsphase bzw. die Abkühlung erst dann beendet sein, wenn der DVT Zustand des Arbeitsmediums auf der Flüssigkeitsseite jenseits der Nassdampfphase liegt, bzw. alle kondensierbaren Dämpfe kondensiert sind. Im Gegensatz zu konventionellen Dampfmaschinen ist beim DTP auch ein Betrieb mit hohen Wirkungsgrad möglich, bei dem die Expansionsarbeitsphase durch die Nassdampfzone verläuft. Hierbei können dann, wegen der übereinstimmenden Temperatur beide Arbeitsphasen in einen VDKW ( z.B. einer erfindungsgemäß erweiterten Kolbenmaschine ) miteinander kombiniert werden, ohne dass eine zusätzlich integrierte Zwischenkühlung erforderlich bzw. sinnvoll ist. Beim DTP der ein ganz oder teilweise aus Heißgas(en) bestehendes Arbeitsmedium verwendet, wird beim Einpressen bzw. Verdichten (z.B. Verbrennungsmotor) bereits eine Erwärmung verrichtet, wobei auch hierbei die Kombination von beiden Arbeitsphasen, z.B. in einer erfindungsgemäß erweiterten Flügelpumpe in einem VDKW möglich ist. Die wesentlichen Eckpunkte vom DTP sind jedoch ansonsten bei Heißgasen und Verbrennungs- bzw. Verbrennungsdampfmaschinen die gleichen wie im folgenden beispielhaften DVT-Diagramm für ein reines Dampfmedium ( beispielsweise Wasser ). Es ist zu beachten, dass der vollständig dargestellte DTP zwei

_{5 J -} Volumensdrackarbeit von der überdruck- in die Unterdruckarbeitsphase wechselt. Bei der Kombination der Arbeitsphasen in einem VDKW fiesen diese zwei Eckpunkte ineinander und das Ende der überdruckarbeitsphase ist gleich dem Anfang der Unterdruckarbeitsphase. Im Umfang der Erfindung stehen jedoch auch alle Gerätschaften, in der auch nur die zweite Arbeitsphase ( Unterdruckprozess ) nach den neuartigen Schutzmerkmalen für Abkühlungskraftmaschinen einfach oder mehrfach enthalten ist. Denn auch eine derartige Gerätschaft, z.B. die maschinelle Erweiterung einer künstlichen oder natürlichen Heißgas- oder Dampfquelle ohne Druckleistung, die nur den Unterdruckprozess auf erfindungsgemäße Weise durchführt, ist als eine durch die Erfindung erstmals beschriebene und somit über diese ermöglichte DTP-Maschine zu verstehen.

-Abschnitt 4- Erörterung der Prozesseckpunkte, sowie der dazwischen befindlichen Prozessabschnitte für das Beispiel eines DTP mit einer zu verdampfenden bzw. zu kondensierenden Flüssigkeit ( Wasser ) als Arbeitsmedium, das in einem geschlossenen Kreisprozess verwendet wird:

1) Ausgangspunkt vom DTP, bei Umgebungsdruck, einer Temperatur kleiner dem Siedepunkt und dem dazugehörigen Volumen ( Ausgleichsbehältnisse )

- Einpressen vom Arbeitsmedium in den Hochdruckarbeitskreis bzw. die Einrichtungen zur Erhitzung ( z.B. Motorkühlung, Wärmetauscher zum Abkühlen des Arbeitsmediums zwischen den Prozesseckpunkten 4 und 5, Abkühlen eines Solarthermisch erhitzten Zwischenmediums, ect. )

2) Abschluss einer, bei Gasen als Arbeitsmedium durch Kompression bedingten Erhitzung, bzw. Abschluss vom Einpressen des Dampfmediums. Beginn der Aufheizug und der damit verbundenen Volumensausdehnung ( bzw. Zündpunkt bei Verbrennungs und Verbrennungsdampfagregaten )

- Das Aufheizen des Arbeitsmediums kann sich, wie es z.B. bei Verbrennungskraftmaschinen üblich ist mit der ersten Arbeitsphase vom DTP

( Volumensausdehnungsarbeit zwischen den Eckpunkten 3 und 4 ) räumlich und oder zeitlich überlagern.

3) Erste Arbeitsphase vom DTP, wofür beliebige Volumensdruck-Kraftwandler ( VDKW ) verwendet werden können.

des unter Druck stehenden Arbeitsmediums durch Kolben, Turbinen oder sonst wie genutzt wird. Da es hierfür schon viele bekannte Möglichkeiten gibt, ist dies lediglich ein konventioneller Funktionsabschnitt, jedoch aber möglicher Bestandteil vom in seinen technischen Möglichkeiten insgesamt neuartigen DTP.

4) Enspannung vom Restdruck, bzw. Umströmen in ein anderes Arbeitsvolumen ( UDK ), was aber zugleich auch nur die Vergrößerung eines bisherigen Arbeitsvolumens ( VDKW ) sein kann.

- Der Wechsel des Volumens V2 nach V3 ist dabei derart zu dimensionieren, dass die Dampf- bzw. Gasmenge vom Prozesseckpunkt 4 mindestens auf Umgebungsdruckniveau expandiert werden kann, wobei ein dampfförmiges Arbeitsmedium, sofern es dabei in ein anderes Arbeitsvolumen umströmt jedoch noch nicht kondensieren sollte.

- Bei der Expansion kann auch gezielt ein anfanglicher Unterdruck durch die Verwendung von einem konventionellen VDKW ( z.B. Kolbenmaschine ) oder durch die kinetische Energie der vorherigen Füllung von einem UDK ( durch schließen des Einlasses vorm Schließen des Auslaßes ) aufgebaut werden. Dieser erhöht den entstehenden Unterdruck bei Abkühlung, kann das Kühl- bzw. übertragermedium ganz oder teilweise fordern, und zudem einen Ausgleich für die Energie zur Beschleunigung des vorherigen Inhalts von einem UDK liefern. Bei VDKW sind zudem weitere forderliche Einflüsse wie beispielsweise bei einer Kolbenmaschine ein harmonischer Geschwindigkeitsverlauf der Kurbelwelle am unteren Totpunkt zu erzielen.

- Neben der Expansion auf mindestens Normaldruckniveau kann zudem, in einer möglichen Realisierung vom DTP mit UDK ( Arbeitsvolumens wechsel ) und Heißdampf an dieser Stelle die Verwendung von einem Wärmetauscher zum Zwischenkühlen eines Arbeitsmediums, bzw. optional auch zur Erhitzung des kühleren, frisch eingepressten Arbeitsmediums eingesetzt werden.

5) Abkühlung ( optional auch weitere Expansion ) vom Arbeitsmedium durch die dazu im Späteren dargestellten erfϊndungsgemäßen Verfahrens- Konstruktions- und Anordnungsrichtlinien. Durch sie wird in diesen Prozessabschnitt erstmals eine bisher nicht zugängliche Wirkungsgrad- und Leistungsdichtecharakteristik ermöglicht. Dieser Prozessabschnitt ist somit unabhängig von seinem Betriebsumfeld, z.B. Heißgas- bzw. Dampfquellen oder Kühlmedien in Verbindung mit den ihm zugehörigen

. erfindungsgemäße DTP-maschine.

- Dabei ist es kennzeichnendes Merkmal, dass die Kühlflächen- und oder Kraftübertragungsmedien im 2. Arbeitsphasenvolumen ( VDKW bzw. UDK ) teilweise oder vollständig flüssig bzw. Tropfenförmig sind.

- Nach abgeschlossener Abkühlung bzw. Volumensdruckreduzierung des Arbeitsmediums kann dieses, soweit es sinnvoll bzw. möglich ist, teilweise oder vollständig, direkt oder indirekt ( z.B. über weitere Zwischenkühlung, Filterung, ect. ) in den kontinuierlich arbeitenden thermodynamischen Prozess zurrückgeführt werden.

-Abschnitt 5- Die Erfindungsansprüche hinterlegende Schutzmerkmale der Erfindung: ( Patentansprüche und zugehörigen Nebenansprüche sind den zugeodneten Hauptmerkmalen und Untermerkmalen entsprechend )

1.

Eine erfindungsgemäße Gerätschaft ist dadurch gekennzeichnet, dass ein teilweiser, vollständiger und oder mehrere derartige DTP mit beliebigen, technisch sinnvollen Arbeitsmedien Bestandteil der Gerätschaft sind. Dies trifft ins Besondere auch zu wenn lediglich der Teil der Funktion eines Sterlingmotors, der auf der durch Abkühlung bedingten Volumensdruckabname beruht in der Gerätschaft verwendet wird, und hierzu die im Folgenden beschriebenen Erfindungsmerkmale zur Wirkungsgrad- und Leistungsdichteerhöhung teilweise oder vollständig verwendet werden. Das diese Art von Abkühlungskraftmaschine bisher praktisch nicht zum Einsatz kommt, ist durch die langsame Kühlwirkung bzw. aufwendige Aufbauweise von einem solchen schon zuvor bekannten Unterdruckzylinder, bzw. die schlechte Kraftübertragung in den bisherigen Systemen mit Unterdruckkühlern ( UDK ) begründet. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es durch neuartige Eigenschaften diesen Funktionsabschnitt mit vertretbaren Aufwand, bei einer bisher unerreichbaren Leistungsdichte und einem ebensolchen Wirkungsgrad zu realisieren. Wenn die erfindungsgemäßen Möglichkeiten in diesem Funktionsabschnitt teilweise oder vollständig durch Kühlflächen- und oder Kraftübertragungsmedien die flüssig sind realisiert wird, ist die Gerätschaft eine nach dem ersten Schutzmerkmal der Erfindung gekennzeichnete DTP-Maschine.

2.

Das 2. Schutzmerkmal beschreibt die kennzeichnenden Eigenschaften von erfindungsgemäßen

AKM verschiedener Ausführungsvarianten. Es ist nach dem bisherigen Veröffentlichungs- und

TechniKstanα nicnt möglich bzw. technisch nicht sinnvoll, in einem Volumensdruck- Kraft wandler ( VDKW ) mit abgeschlossenen Arbeitsvolumen ( z.B. Kolbenmaschine ) eine Gasstromkanalisierung so einzurichten, dass eine gleichmäßige und schnelle Wärme- bzw. Kälteübertragung von bzw. an ein Gasvolumen ermöglicht wird. Dazu wird im Rahmen der Erfindung als optionales Schutzmerkmal die Realisierung der Kühloberfläche und optionalen teüweisen oder vollständigen Kraftübertragung durch ein flüssiges bzw. tropfenförmiges Kühlmedium, in Ergänzung zu einem beliebigen VDKW offengelegt. In diesen Ausfuhrungen ist der UDK in das Arbeitsvolumen vom VDKW-A integriert, der dabei meißt zugleich die Funktion oder einen Teil der Funktion vom VDKW-U übernimmt. Dabei kann im Rahmen der Unterdruckarbeitsphase das Kühl- bzw. übertragermedium eingedrückt und oder über optionale Drosslungseinrichtungen wirkungsfrei, sowie unter der Verrichtung von Arbeit auch durch Unterdruck eingezogen, und auf frei wählbare Weise verteilt werden ( z.B. Sprühdüsen ). Bei allen erfindungsgemäßen Unterdruckarbeitsmodulen ist beim Abkühlen von z.B. einem Teildampfmedium eine Ausschleusung des Kondensates aus dem UDK gemeinsam mit den nicht kondensierenden Gasen, und oder auch seperat möglich. In jedem Fall werden ein ein oder mehrere Einrichtungen für die VDKW-U Funktion benötigt ( z.B. Zahnradpumpe, Ventil(e), oder eine Unterdrucksenke im Betriebsumfeld ). Auch wenn das Kondensat z.B. durch eine Turbine in der VDKW-U Funktion entnommen wird, ist es zutreffend, dass es als Flüssigkeit einen Teil der Kühlfläche für das Heißgas im UDK darstellt, der ansonsten noch weitere konventionelle Kühleinrichtungen haben kann, aber wegen der Möglichkeit zur Anwendung von geeigneten Prozessen ( z.B. Expansion ) nicht haben muss. Bei einer seperaten Abführung vom Kondensat kann dieses als flüssiges übertragungsmedium den Unterdruck durch die übertragung auf einen beliebigen VDKW ( z.B. Zahnradpumpe ) verlustarm entgegenwirken. Es besteht als weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung auch die Möglichkeit eine erfindungsgemäße Abkühlungskraftmaschme ( AKM ) mit nicht fest schließenden VDKW, beispielsweise zwischen zwei Turbinenrädem zu betreiben. Ebenso ist die Realisierung einer erfindungsgemäßen AKM durch einen zwischen zwei beliebigen VDKW befindlichen UDK ein Schutzmerkmal der Erfindung. Dies gilt zudem ins Besondere dann als weiteres optionales Schutzmerkmal, wenn es sich bei dem Arbeitsmedium um ein reines Dampfmedium handelt. Es ist nach dem bisherigen Veröffentlichungs- und Technikstand bisher nicht möglich, den bei der Abkühlung eines zuvor, wenn auch nur teilweise gasförmigen Mediums, in einem großflächigen Leistungskühler ( Wärmetauscher ) entstehenden Unterdruck, verlustarm in einem VDKW zu nutzen. Die in mehreren Veröffentlichungen dargestellte Kraftübertragung des bei der Abkühlung entstehenden Unterdrucks an einen angeschlossenen, mit Gas gefüllten Zylinder, oder an eine mit Gas gespeiste Pumpe bzw. Turbine, währe aufgrund der Gasausdehnung sehr schlecht und findet

da er im Kanmen der Offenlegung keine weitere Beachtung. Als Problemlösung wird im Rahmen der Erfindung als optionales Schutzmerkmal die Kraftübertragung und oder Kühlfläche durch ein flüssiges bzw. Tropfenförmiges Medium zwischen Gas- bzw. Kondensations- unterdruckkühler ( UDK ) und einem beliebigen VDKW offengelegt. Die Vorteile hierbei liegen bei der verlustarmen Kraftübertragung und oder der großen Kühlfläche. Hierzu kann als weiteres optionales Untermerkmal die übertragungs- bzw. Kühlflüssigkeit durch eine Membran die flexibel sein kann vom abzukühlenden Arbeitsmedium getrennt sein, und diese zudem nach Bedarf auch durchlässig sein. Im Falle einer durchlässigen Membran ist das übertragermedium zudem auch als Kühlfläche verwendbar, und die Membran kann in diesem Fall zugleich noch die Funktion von Einwegventilen erfüllen. Die Möglichkeit anstatt einer Membran auch strukturstarre Abtrennungen verwenden zu können, ist es zudem ein weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung. Zu allen dargestellten erfindungsgemäßen AKM-Eigenschaften kommt hinzu, dass die Kraftübertragung bei einen UDK auch zusätzlich oder hauptsächlich über eine, vom Arbeitsvolumen nicht abgetrennte Flüssigkeitssäule auf beliebige VDKW ausgeführt werden kann. Zu allen Ausfuhrungsvarianten ist es ein optionales Schutzmerkmal der Erfindung, dass die übertragungsflüssigkeit, wenn Sie dem Arbeitsmedium als Kühlfläche zugesprüht wird dabei nicht selber verdampfen sollte, aber dennoch dem Arbeitsmedium entsprechen, bzw. damit misch- als auch unmischbar sein kann. Nach dem 2. Schutzmerkmal beschriebene DTP- Maschinen sind dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anwendung des ersten Schutzmerkmales auf verschiedenste in ihm genannte und ungenannte

Ausfuhrungsmöglichkeiten vom erfindungsgemäßen Kühl- und oder Krafrübertragungsverfalireα, in den dem entsprechenden VDKW bzw. UDK, eine AKM-Funktion mit den erfindungsgemäßen Vorteilen realisierbar wird.

3.

Die grundsätzlichen Funktions- Verfahrens- und oder Konstruktions- merkmale sind unabhängig von Form-, Aufbau- und oder Anordnungsweise der Komponenten, eines den 1. und oder 2. Schutzmerkmal gemäßen Unterdruckarbeitsmoduls ( VDKW bzw. UDK ) zu verstehen. So ist es ein optionales Schutzmerkmal der Erfindung, dass Aufbau, Anordnung und Verfahrensweise einer den Erfindungsmerkmalen entsprechenden Gerätschaft, jenseits von den beschriebenen ( wesentlichsten ) Merkmalen, unabhängig von Bekanntheit oder Neuartigkeit und oder zuvor ungenannten Vorteilen beliebig sein kann. In den technisch bedeutsamsten Anwendungs weisen sind hierzu jedoch ins Besondere Kühlflächen- Einlass- und Auslassanordnungen als auch Massenstomgeschwindigkeitsverläufe so anzuordnen, auszurichten und zu steuern, dass ein schnelles und oder vom Wärmeaustausch her möglichst gleichmäßiges Einströmen ermöglicht

wir , wυraui nin eine mög c st sc ne e un o er g e c mä ge ü ung bzw. Unterdruckerzeugung erreichbar ist. Ebenso gleichmäßig und schnell wie das Einströmen sollte dann auch das zeitgleiche Ausströmen der vorherigen Kühlerrullung stattfinden, wobei ggf. auf möglichst wenig Vermischung und oder Wärmetausch zu achten ist. Die Berücksichtigung der in den letzten zwei Sätzen dargestellten Zielsetzungen sind weitere optionale Schutzmerkmale der Erfindung. Der parallele Betrieb von mehreren Wärmetauscherkanälen innerhalb eines erfindungsgemäßen UDK ist zur Erzielung einer gleichmäßigen und schnellen Abkühlung einer Gasmenge ein optionales, aber wesentliches Schutzmerkmal eines DTP bzw. des ihm zugehörigen erfindungsgemäßen UDK. Ins Besondere können dabei durch einen solchen UDK optional auch andere Prozess-Medien, oder auch das gleiche Dampfinedium mit und oder ohne ein Zwischenmedium erhitzt bzw. auch verdampft werden. ( Im Fall der Kühlmittelverdampfung kann das Kühlverfahren bzw. die Wärmeabfuhr vom UDK dabei auf einer dem Heatpipeprinzip entsprechenden Funktionsweise basieren, wobei aber zudem der Dampfdruck sowie dessen Volumensdruckreduzierung bei Abkühlung potentiell nutzbar ist ) In Verbindung mit erfindungsgemäßen Unterdruckarbeitsmodulen ( VDKW bzw. UDK ) sind als optionales aber wesentliches Schutzmerkmal der Erfindung auch mehrkanalige Anordnungen für Ein- und Auslässe ( Mehrkanal- bzw. Mehrfachventile ), sowie Kanalisierungen bzw. Stromführungseinrichtungen der Materialflüsse innerhalb solcher Module vorgesehen. Dabei können Ventil- als auch Sfromfulxmngseiririchrungen ( Turbolatoren oder Düsen ) in beliebiger Kombination und oder Bauart, aktive und oder passive Funktionsweisen besitzen. Ins Besondere ist dabei die Verwendung von aktiven Einlass und passiven Auslassventilen für das Arbeitsmedium ein optionales Schutzmerkmal eines erfindungsgemäßen Unterdruckarbeitsmodules. ( Wobei die Ventile für zyklisch arbeitende AKM auch die Funktion eines VDKW teilweise oder ganz erfüllen können ) Die gleichmäßige, sich selbst abfangende Anordnung der Flüssigkeitseinströmung in das Volumen von einem UDK und oder ein fester Spritzfänger zu den Wärmetransferflächen hin, sind zudem weitere optionale Schutzmerkmale der Erfindung, da diese Konstruktionsmaßnahmen bessere Wärmenutzunggrade ermöglichen. Es ist auch ein optionales Schutzmerkmal der vorliegenden Erfindung, dass Form und Aufbau eines erfindungsgemäßen UDK derart sein sollen, dass beim Heißmediumeintritt das Verdrängen vom Unterdruckmodulinhalt mit möglichst wenig Wärmetausch, Vermischung und optional damit verbunden Verlusten von statten gehen soll, wobei Form und Aufbau ansonsten auf bekannte oder unbekannte Weise beliebig sein können. Diese Anforderungen sprechen zusammen tendenziell für viele, kurze und schmale als auch senkrecht stehende Kanäle, sowie für die Verwendung von großflächigen Einlass- und Auslassventilen und oder Stromführungseinrichtungen die eine gleichmäßige Durchströmung bei geringer Vermischung

eg ubugcu. m uci lec nisc en ea isierung sin a s op iona es c u zmerJαnai jedoch zu en dargestellten Anforderungen meist Kompromisse z.B. bei der Kanallänge und der Ventilöffiiungsfläche einzugehen. Dass bei dieser Betrachtung stets die Stauwirkung, bzw. gezielt beabsichtigten, meist möglichst niedrigen dynamischen Eigenschaften der Durchströmung ( zeitveränderliches und oder kontinuierliches Strömungswiederstandsverhalten ) der UDK zu beachten ist, ist ein weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung. Um den Ausstoß von z.B. kondensierten Arbeitsmedien realisieren zu können, ist es ein optionales Schutzmerkmal einer jeden erfindungsgemäßen AKM, dass hierfür verschiedenste Mittel, ( z.B. die Gravitations- und oder Kapilarwirkung ) unabhängig von ihrer bisherigen Bekanntheit technisch berücksichtigt werden können. Ein zustandsadaptives Ventilsystem ist nur ein weiteres Beispiel für hierzu technisch zu berücksichtigenden Maßnahmen. Das 3. Merkmal umfasst die darin beschriebenen Funktions- Verfahrens- und oder Konstruktionsrichtlinien bzw. Anordnungsmerkmale und Geräteeigenschaften in beliebiger vollständiger oder unvollständiger Kombination, was alle beliebigen Formen und Anordnungen, und ins Besondere solche die den beschriebenen Zielsetzungen nachkommen, unabhängig von ihrer Bekanntheit oder Neuartigkeit mit einbezieht. ( z.B.: Tubolatoren bzw. Oberflächenstrukturen oder Düsen und Ventile, sowie deren beliebige Funktion, Bauart, Anordnung und Steuerung um den beschriebenen Funktions-, Verfahrensmerkmalen bzw. Konstruktionsrichtlinien nachkommen zu können )

4.

Die optionale Verwendung jeglicher funktionsfδrdernder Einrichtungen wie z.B. Düsen, Turbolatoren, Ventile, Kapilaren, Rotationsseperationen ect. ist in jeder Art, Kombination und Anordnung, nach dem 4. Schutzmerkmal, unabhängig von deren bisheriger Bekanntheit für erfindungsgemäße Unterdruckarbeitsmodule ( VDKW bzw. UDK ), sowie für alle weiteren Komponenten einer DTP-Maschine kennzeichnend.

5.

Die übertragung zwischen dem Arbeitsmedium bzw. der übertragungsflüssigkeit und mechanischer Kraft kann erfindungsgemäß durch beliebige, bisher bekannte oder unbekannte Volumensdruck zu Kraft Wandler ( VDKW ) durchgeführt werden. Auch die beliebigen Eigenschaften eines an anderer Stelle einer, auf die Schutzmerkmale der Erfindung zutreffenden Gerätschaft verwendeten VDKW, sowie alle möglichen Funktions-zusammenhänge bzw. -kombinationen zwischen derartigen Einrichtungen und oder dem jeweiligen Betriebsumfeld sind optionale Schutzmerkmale einer erfindungsgemäßen Gerätschaft. Die zu schützenden Verfahrens- Konstruktions- und Anordnungsmerkmale sind somit allgemein und speziell als

unab ängig von αer Art und der isherigen Bekanntheit, der in einer auf die Schutzmerkma e zutreffenden Gerätschaft verwendeten VDKW Einrichtungen, und deren Verwendungsart bzw. Funktionskombinationen zu verstehen. Diese sind zudem jeweils nur nach anwendungsspezifischen Kritärien wie Integrierbarkeit, Wirkungsgrad, Leistungsdichte, Gesamtleistung, Kosten, Zuverlässigkeit, ect. auf den speziellen Fall bezogen auszuwählen und in Bezug zueinander zu setzen. ( z.B.: Kolben-, Zahnrad- oder Flügelpumpen, Ventile, Drehkolben, auch Turbienen und Membransysteme sind zur mechanischen Umsetzung erfindungsgemäß vorgesehen, und können zudem auch für Mehrfachfunktionen wie z.B. einen Wechsel- und oder Kombinationsbetrieb zwischen Gasdruckmotor bzw. Verbrennungsmotor und Kompressor verwendet werden ) Das 5. Schutzmerkmal umfasst die in ihm dargestellten Eigenschaften von in DTP-Maschinen verwendeten VDKW sowie von deren ggf. miteinander kombinierter Verwendung als optional kennzeichnende Schutzmerkmale der Erfindung.

6.

Die Integration eines Wärmetauschers zwischen einem Heißgas- übertragungs- Kühl- und oder einem Dampfmedium innerhalb eines erfindungsgemäßen UDK ist, sowie auch außerhalb befindliche Wärmetauscher zu diesem Zweck ein weiteres optionales aber wesentliches Schutzmerkmal der vorliegenden Erfindung. Wobei das Kühlmittel zugleich mit einem Dampfmedium und optional auch mit dem übertragungsmedium identisch sein kann. Ein Kühlbzw. übertragungsmedium kann demnach auch zur übertragung der Wärme an ein Dampfmedium genutzt werden. Dies bedeutet, das eine Wärmeübertragung von dem Heißmedium direkt an das Kühlmedium stattfinden kann, was zugleich das übertragungsmedium und oder auch ein Dampfmedium sein kann, aber nicht sein muß. Anstatt dessen oder auch zusätzlich, kann die Wärme von einem übertragungsmedium, das als zusätzliches oder einziges Kühlmittel dient auch außerhalb vom UDK an ein Kühl bzw. Dampfmedium übertragen werden. Ins besondere ist aber auch die Wärmeübertragung vom Heißmedium an das Kühl- bzw. Dampfmedium durch das übertragungsmedium als Zwischenmedium innerhalb des Unterdruckkühlers hiermit als Schutzmerkmal der Erfindung beschrieben. ( z.B. Kontakt zwischen gekühlten Wänden und dem Heißgas und oder Verlauf von Kühlkanälen beliebiger Bauart innerhalb des übertragungsflüssigkeitsreservarts ) Als weiteres Schutzmerkmal ist zudem zu erwähnen, dass trotz dieser Kombinationsmöglichkeiten ein seperates, direktes oder indirektes Kühlmedium ebenso gasförmig ( z.B. Raumluft, Umluft, nutzbares Heißgas ) wie flüssig ( z.B. Fluß wasser, Meerwasser ) oder auch fest ( z.B. Heizkörper, Fußboden, Metallkühler ) sein kann. Das 6. Schutzmerkmal ist somit durch verschiedenste Möglichkeiten das Heißmedium innerhalb

e nes ernnαungsgemä en K zu ü en, un e e ge ög c e ten e Wärme im UD un oder außerhalb des UDK an andere Medien zu übertragen gekennzeichnet. 7.

Da sich die beschriebene Erfindung auf sehr komplizierte multiphysikalische Vorgang bezieht, aber auch weil solche Geräteschaften mit den Betriebsbedingungen (z.B. Alterung, Themperaturen, ect.) ihr Verhalten verändern, ist die Verwendung von beliebigen analytischen als auch nicht analytisch exakt berechenbaren Verfahren zur Entwicklung, Betriebsführung und oder Betriebsoptimierung ein optionales Schutzmerkmal einer erfϊndungsgemäßen Gerätschaft. Die Ermittlung von strukturellen (qualitativen) und oder bereichseinschränkenden (quantitativen) Eigenschaften und Prozessgrößen über die einzelne oder kombinierte Verwendung beliebiger bekannter und oder unbekannter Verfahren ist hierbei als optionales Schutzmerkmal inbegriffen. Die möglichen Lösungskomponenten erstrecken sich hierbei beispielsweise über finite Elemente Simulationen ebenso selbstverständlich, wie über die Verwendung von Verhaltens adaptiven Komponenten und oder künstlichen Neuronalen Netzen, sowie über Fuzzy Logig Entwürfe bis hin zu weiteren beliebigen numerischen und oder auch analogen Verfahren. Neben den hochtechnischen Näherungs- und Lösungsverfahren ist die altbekannte Möglichkeit über gezielte Testverfahren die Verhaltenseigenschaften eines Aufbaus bzw. seiner Betriebszustände sowie deren Verhalten zu analysieren ebenfalls hierbei mit einzubeziehen. Auch die adaptive Anpassung der Betriebsführung auf Verschleiß- und Alterungserscheinungen, sowie die Fehlerdiagnose auf abweichendes Betriebsverhalten, als auch das Einleiten dazugehöriger Maßmahmen, sind optionale Schutzmekmale der Erfindung. Ein weiteres Schutzmekrnal der Betriebsführung bzw. Steuerung und oder Regelung einer erfindungsgemäßen Gerätschaft ist es, dass zudem alle verfügbaren elektronischen, mechanischen, elektromagnetischen, elektrochemischen und oder softwaretechnischen Mittel und Verfahren einzeln und oder in beliebigen Kombinationen verwendet werden können, unabhängig von ihrer bisherigen Bekanntheit oder Neuartigkeit. Die nach dem 7. Schutzmerkmal zu schützenden Entwicklungs- Betriebsführungs- und oder Regelungsverfahrens- und Mittelkombinationen dazu sind durch den Einsatz beliebiger genannter und oder ungenannter Mittel und Verfahren gekennzeichnet, sowie optional durch die beschriebenen zur realisierenden Funktions- und Konstruktionsweisen charakterisiert. Somit besteht dieses optionale, aber sehr wesentliche Schutzmerkmal der Erfindung darin, dass beliebige hard- und oder softwaretechnische Verfahren, unabhänig von deren Bekanntheit oder Neuartigkeit zur Erforschung, Entwicklung und oder zum Bertrieb einer über ihre neuartigen Eigenschaften charakterisierten DTP-Maschine verwendet werden können. ( z.B.: durch auf Neuronalen Netzen basierende Beobachterfunktionen gestützte Softwareüberwachung und Steuerung ( Regelung ) von amplituden- phasen- und

^ . . requenzversieiiDaren e e tromagnetisc -mec anisc en c wing reisen, ie zum Betrieb zyklisch arbeitender hochgeschwindigkeits-Mehrkanalventiele dienen, so dass diese das Einstömen vom Heißgas in einen Unterdruckkühler derart abregem, dass die vorherige Kühlerfüllung vollständig verdrängt wird, und diese wieder öffnet sobald der Abkühlungsprozess abgeschlossen wurde. Beliebige andere Aktoartoren und oder Sensoren, sowie Funktionskombinationen aus diesen, wie z.B. kraftsensitive Pietzokristallaktoatoren sind in dieser oder in anderen Anwendungen in einer den Schutzansprüchen gemäßen Gerätschaft vorgesehen. )

8.

Die Berücksichtigung der Wärmeleitung, Wärmekapazitäten und oder Temperaturen, der darüber auf den Prozess Einfluss nehmenden Bestandteile ( Medien, Arbeitsvolumina, Verbindungskanäle, ect. ) einer erfindungsgemäßen Gerätschaft sind für die Konstruktion und Betriebsführung ein optionales Schutzmerkmal der vorliegenden Erfindung. Ebenso ist als weiteres optionales Schutzmerkmal, in Bezug auf das Betriebsverhalten das kinetische Verhalten der Prozessmedien und oder Gerätekomponenten, sowie deren dadurch veränderte Verhaltensweise ( z.B. Agregatszustandsbedingungen ) zu berücksichtigen. Beim DTP mit integrierten Verbrennungsvorgängen sind, wegen dem unterschiedlichen Verbrennungsverhalten Luftmengen- Brennstoff- Temperatur- Belastungs- und Drehzahlkombinationen bzw. deren Einflüsse als zusätzliche optionale Schutzmerkmale zu beachten. Die Beachtung der wichtigsten Merkmale für die Entwicklung und Betriebsführung einer erfindungsgemäßen DTP Maschine, d.h. die dargestellten Anforderungen an Temperatur und Druck vor Beginn der Unterdruckarbeitsphase, sowie die Abstimmung zwischen Kühlleistung und Abkühlphasenzeit, sind ebenfalls optionale Schutzmerkmale der Erfindung. Das 8. Schutzmerkmal umfasst die optionale Berücksichtigung aller für die Prozessfuhrung bedeutsamen Größen, sowie deren Wechselbeziehungen, ( z.B. Anforderungen bzw. Vorgaben anderer Funktionsbereiche oder Betriebsumstände ) unabhängig von deren ausdrücklicher Erwähnung und oder bisherigen Bekanntheit.

9.

Die Kombination- bzw. Mehrfachverwendung eines den Schutzmerkmalen entsprechenden Moduls in einer Verbrennungs- und oder Wärmenutzungsanlage zur Kraft- und oder Wärmegewinnung ist im Rahmen der Erfindung unter beliebigen Begründungen als optionales Schutzmerkmal enthalten. Dies gilt nach dem 9. Schutzmerkmal zudem ins Besondere auch für die Kombination erfmdungsgemäßer Module zur Realisierung von bisher bekannten und oder

un e annxen uesamτprozessen. o önnen e sp e swe se um e e stungsdichte einer erfindungsgemäßen Gerätschaft weiter zu erhöhen, und oder einen möglichst günstigen ( gleichmäßig und ausgelasteten ) Betrieb anderer Anlagenbestandteile zu ermöglichen, optional auch zwei oder mehrere nach dem 1. bis 8. Schutzmerkmal beschriebene Wärmekraftmaschinen ( WKM ) bzw. AKM im Wechsel, hintereinander und oder parallel für einen oder verschiedene Funktionsbereiche einer Gerätschaft verwendet werden. So z.B. die abwechselnde Entnahme des Heißmediums aus einem Verbrennungsmotor- und oder Dampfmaschinenzylinder durch ein oder mehrere Unterdruckkühler bzw. ein oder mehrere erfindungsgemäße Abkühlungskraftmaschüienmodule, im gleichen und oder in anderen Funktionsbereichen der selben Gerätschaft. Solche Maßnahmen können auch für einen zusammenhängendem Gesamtprozess dienen, in dem z.B. ein Unterdruckkühler hinter einem Verbrennungsraum zur gleichzeitigen, mit der Motorkühlung kombinierten Dampferzeugung, für eine nachfolgende Dampfmaschine verwendet wird, die ihrerseits wiederum einen ausgangsseitigen Unterdruckkühler besitzt. Die Verwendung in einer mehrstufigen Dampfmaschine mit Unterdruckkühlern für verschiedene Arbeitsmedien auf verschiedenen Temperaturniveaus ist nur ein weiteres, sehr naheliegendes Beispiel für das 9. Schutzmerkmal.

10.

Die Schutzansprüche der Funktions-, Konstruktions- Verfahrens- und oder Anordnungsmerkmale sind unabhängig vom Betriebsumfeld, d.h. z.B. von der Art der Wärmequelle(n), Wärmesenke(n), Material- bzw. Energie- bzw. Informationsaustauschprozesse, ect. zu verstehen. Daher sind somit ausdrücklich alle beliebigen Einzel- Misch- und Mehrfachverwendungen von Modulen bzw. Gerätschaften in denen insgesamt mindestens eine erfindungsgemäße AKM enthalten ist Gerätschaften, welche durch die betroffen Eigenschaften über das 10. Schutzmerkmal beschrieben und geschützt werden. Dies betrifft z.B. eine technische Funktionskombination von Gebäudewärme-, Gebäudeenergie- und Solarenergiesystem, sobald sich darin einer oder mehrere den Schutzmerkmalen entsprechende Unterdruckarbeitsmodule ( VDKW bzw. UDK ) befinden. Ein durch den Fahrtwind geforderter Einlassdruck von Brennluft ist dabei beispielsweise ebenso mit inbegriffen, wie die Berücksichtigung der Luftfeuchtigkeitsinformation für einen DTP mit integrierter Verbrennung, und das unabhängig davon ob diese Information von externen Informationsquellen, aus einem Sensor und oder den Berechnungen eines beobachtergestüzten Reglers stammt. Erfindungsgemäße Betriebsumfelder sind z.B.: dezentrale Erergieerzeugung- und oder Gebäudeheizung- und oder Solarkraftwerkkombinationen. Erdwärmekraftwerke, Großkraftwerke, Straßen- Schienen- Wasser- Luftverkehr sind neben der Schwerelosigkeit nur weitere beispielhafte Anwendungsfelder oder Teilbereichen

von diesen, ürtmαungsgemäße Wärmequellen sind z.B.: Brenner, So arwärme, Erdwärme, Kernenergie, Motoren, Gas-Turbienen, und oder Bremmssysteme. Erfindungsgemäße Wärmesenken sind z.B: Gebäude-, Schwimmbad, Umluft, Oberflächengewässer und oder Fahrzeugheizung.

11.

Die zu schützenden Funktions- Konstruktions- Verfahrens- und Anordnungsmerkmale sind nach dem 5. Schutzmerkmal unabhängig von der Bauart und der bisherigen Bekanntheit der in einer, auf die Schutzmerkmale zutreffenden Gerätschaft oder in Verbindung mit dem DTP verwendeten Volumensdruck zu Kraft Wandler ( VDKW ), sowie von deren Funktion und Funktionskombinationen zu verstehen. Die Unabhängigkeit von derartigen Verwendungen trifft nach dem 11. Schutzmerkmal ins Besondere auf die Kombination einer nach den wesentlichsten Erfindungsmerkmalen charakterisierte DTP-Gerätschaft zu, sobald diese bzw. ihre neuartigen Funktionseigenschaften in funktionale Verbindung mit weiteren, nicht ausdrücklich darzustellenden, beliebigen Volumensdruck-Kraft- Wandlungsprozessen gebracht werden. Das 11. Schutzmerkmal beschreibt also die ausdrückliche Unabhängigkeit der Schutzmerkmale vom DTP von der Kombination mit anderen Volumensdruck-Kraft- Wandlungsprozessen. ( z.B. Luftwiederstand eines Fahrzeuges und oder beliebige dem entsprechende chemische Reaktionen )

12.

Die Wahl der Prozess-Medien in einer erfindungsgemäßen Gerätschaft, ist unter allen technisch sinnvollen Möglichkeiten uneingeschränkt. Darunter sind alle Medien welche aus beliebigen Stoffen oder Stoffgemischen fester, flüssiger sowie auch gasförmig vorliegender Stoffe und oder deren Reaktionsprodukten bestehen können und für den beschriebenen DTP verwendbar sind zu verstehen. Das 12. Schutzmerkmal bezieht sich somit auf die erfindungsgemäße Verwendung aller beliebigen, technisch sinnvollen Kombinationen für Prozess-Medien sowie deren Zusammensetzungen, wenn diese unter Berücksichtigung von einem oder mehreren der folgenden Untermerkmale ausgewählt oder hergestellt wurden. Durch den DTP unveränderte Stoffgemische sowie die in den DTP integrierte, und oder mit ihm verbundene Wandlung durch Verbrennung und oder Reduktion von Stoffgemischen ist hierbei mit einzubeziehen. Hierbei sind als vorderstes Schutzmerkmal die technischen Stoff- bzw. Stoffinischungseigenschaften sowie ihr zielsetzungsbezogenes Verhalten die entscheidenten Kritärien. So sind als technisch wesentlichste Kriterien für z.B. ein Dampfmedium, anwendungsabhängig die Stoffeigenschaften Agregatzustandsgrenzen, der Dampfdruck, der Volumenausdehnungskoeffizent und oder die

rnicKapaziiai ^ untrop e zw. er amp ungsw rme n om nat on miteinander zu betrachten, und dieses Vorgehen als optionales Schutzmerkmal der Erfindung anzusehen. Wobei man für die Auswahl bzw. Herstellung von einem Dampfmedium beispielsweise, wie in anderen Fällen ( z.B. Verbrennungsdampfinedien ) dem vorherigen Schutzmerkmal entsprechend nach technisch günstigen Parameterkombinationen zu suchen ist. Dies würde z.B. für ein Dampfmedium, neben dem geeigneten Siede- bzw. Gefrierpunkt einen hohen Dampfdruck, eine hohe thermische Volumensexpansion, und eine geringe Verdampfungswärme bedeuten. Bei der Auswahl sind je nach Anwendungsanforderungen gewiss zudem noch weitere Stoffeigenschalten wie z.B. der Flammpunkt, die Dichte, die Viskosität, die Verfügbarkeit ( Preis ) oder die Giftigkeit ( Entsorgung & Sicherheit ) zu beachten. Da bei der Medienauswahl Anforderungen wie z.B. hoher Dampfdruck und geringe Dichte oder hoher Dampfdruck und hoher Flammpunkt tendenziell widersprüchlich zueinander sind, ist hierbei als weiteres optionales Schutzmerkmal stets ein der Anwendung angemessener Kompromiss zu suchen. Das 12. Schutzmerkmal beinhaltet die ausdrückliche Unabhängigkeit einer erfindungsgemäßen Gerätschaft von den für den beschriebenen DTP verwendeten Prozessmedien, sowie von deren Zusammensetzung und möglicher Funktionskombination, und umschreibt zudem die Verfahresweisen wonach diese ausgewählt bzw. hergestellt werden können. ( Es ist für einen erfindungsgemäßen DTP also unbedeutsam ob z.B.: Benzin und oder Diesel als Brennstoff und z.B.: Wasser und oder Ethanol als Dampfmedium und z.B.: Wasser und oder öle als übertragungsflüssigkeit verwendet werden, oder beliebige andere Stoffe und Stoffkombinationen als Prozessmedien mit und ohne funktionale Verbindung zueinander bzw. zu anderen Funktionen und deren Anforderungen eingesetzt werden )

13.

Eine den Schutzmerkmalen entsprechende Gerätschaft ist unabhängig von den zur Realisierung verwendeten Konstruktionsmaterialien und oder Mitteln ( Soft- & Hardwarewerkzeugen sowie auch der jeweils verwendeten Verfahrensweisen ) durch die beschriebenen Funktions- Konstruktions- Verfahrens- und Anordnungsmerkmale charakterisiert zu verstehen. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass alle bisher bekannten und unbekannten Materialien, Verarbeitungs-, Berechnungs- und Testverfahren bei der Realisierung einer erfindungsgemäßen Gerätschaft verwendet werden können. Die Materialauswahl, der Aufbau und die Verfahrensweisen bei Dimmensionierungs- Herstellungs- bzw. Optimierungsarbeiten sind absolut Anwendungsfallabhängig, und den jeweiligen Anforderungen und Bedingungen zur Umsetzung der offengelegten Erfindungsmerkmale anzupassen. Da die entsprechenden Maßnahmen, unter Berücksichtigung der funktionsbedingten Anforderungen nach den

esc ule uciicu r miKLions- ons ru ions- er a rens- un nor nungsnc tiinien zu en wic e sind, sind dem entsprechende Materialverwendungen und Bearbeitungsverfahren den beschriebenen Schutzmerkmalen nach zu ermitteln, und über das 13. Schutzmerkmal ausdrücklich ein optionales Schutzmerkmal der vorliegenden Erfindung. Damit beinhaltet das 13. Schutzmerkmal die ausdrückliche Unabhängigkeit der erfindungsgemäßen Schutzmerkmale von der Wahl und Herstellung der verwendeten Materialien sowie weiterer dabei beachteter Verfahren und oder Kriterien ( z.B. Kosten, Wärmeleitungs- bzw. Wärmeausdehnungsverhalten, ect. ). Dieses Schutzmerkmal ist zudem als unabhängig von der ausdrücklichen Nennung und der bisherigen Bekanntheit betreffender Kriterien und Verfahren zu verstehen. Z.B. ist es für die Charakterisierung der Erfindung bedeutungslos ob das Wandmaterial der Unterdruckkanäle Edelstahl oder Aluminium ist, und oder ob dessen optimale Formgebung über Erfahrung, analytisch strukturierte Testreihen oder Finite Elemente Simulation ermittelt wurde. Es ist dabei erfindungsgemäß selbstverständlich erforderlich, die ermittelbaren funktionsbedingten Anforderungen nach dem Stand der Technik, wie z.B. Druck- Temperatur- und Korossionsbeständigkeit zu berücksichtigen. Mit welcher Formgebung eine günstige Realisierung oder Fertigung ermöglicht werden kann, als auch wie ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren beschrieben werden kann, ist für die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung, sowie ihre Schutzansprüche beispielsweise m ^' cht von Bedeutung.

14.

Die zweckmäßige Kombination und oder derartige, seperate Verbindungen zwischen einer erfindungsgemäßen Gerätschaft und einzelnen bzw. mehreren funktionsergänzenden Komponenten sind optionale Schutzmerkmale der Erfindung. So kann z.B. eine (Ab-) Gasfilterung ( z.B. durch das übertragermedium mit optionalen Zusätzen und Feinfiltern ), beispielsweise zudem auch noch in funktionaler Verbindung mit einer gekühlten Abgasrückführung in einer erfindungsgemäßen Gerätschaft integriert sein. Derartige Erweiterungen der beschriebenen Merkmale sind, wie beliebige andere Ergänzungen eines den Schutzmerkmalen entsprechende Unterdruckarbeitsmodules ( VDKW bzw. UDK ) bzw. einer mit einen solchen arbeitenden AKM, durch das 14. Schutzmerkmal ausdrücklich beschriebene optionale Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Gerätschaft.

15.

Nach dem Stand der Technik werden für Dampfmaschinen zur Wirkungsgradsteigerung überhitzte Dämpfe verwendet. Duch die Verwendung einer über die Schutzmerkmale beschriebenen AKM ist es möglich einen atraktiven Wirkungsgrad auch durch niedrig

. . . emperierte uampie DZW. eren ung zu erreic en, was gegenü er onventione en Wärmekraftmaschinen bzw. angesichts den diesen gegenüber dadurch erweiterten Einsatzmöglichkeiten bei niedrigen Temperaturdifferenzen ein weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung ist. Bei diesen Prozessen mit niedrig temperierten Prozessmedien ist ins Besondere auch die Möglichkeit zur Kombination aller Prozessschritte innerhalb eines VDKW, bei einem guten Wirkungsgrad ein weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung. Durch die übliche Verwendung von überhitzten Dämpfen ( z.B. für Wasser 250 - 800C° ) ist es jedoch möglich, die Leistungsdichte der überdruckarbeitsphase erheblich zu erhöhen. Um dabei einen günstigen Gesamtwirkungsgrad erhalten zu können, ist in diesem Fall die Verwendung der Ab- Zwischen- und oder Unterdruckkühlerabwärme zur Erhitzung anderer und oder dem Dampfmedium entsprechender Prozessmedien ein weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung. Das 15. Schutzmerkmal beschreibt somit ausdrücklich die Vorteile und Eigenschaften bei der Verwendbarkeit vom DTP für niedrige und hohe Temperaturdifferenzen der Energiequelle als optionale Schutzmerkmale der Erfindung.

16.

Kraft, Druck-, Wärme- und oder beliebige andere Energie- und oder Materialaustausch- bzw. Pufferungsprozesse innerhalb von, und oder zwischen verschiedenen Funktionsabschnitten einer den Schutzmerkmalen entsprechenden Gerätschaft und oder ihrem Betriebsumfeld sind nach Bedarf, aber nicht obligatorisch zur Leistungsdichte- und oder Wirkungsgradsteigerung und oder auch nur zur leichteren Betriebsfuhrung bzw. Herstellung und oder Erfüllung anderer Kriterien ( z.B. Resonanzbedingungen ) nach dem 16. Schutzmerkmal ausdrücklich erfindungsgemäß vorgesehen. Somit ist der Betrieb einer Wärmekraftmaschine mit, beispielsweise einen möglichst hohen Wirkungsgrad und oder geringen Leistungsgewicht bzw. günstigen Betriebs- und oder Herstellungsbedingungen, allgemein und ins Besondere unter Verwendung der Schutzmerkmale 1.-15. ein optionales Schutzmerkmal der Erfindung. Ein Kompensationsraum und oder Wärmetauscher vor einem Unterdruckkühler und oder ein zusätzlicher Wärmetauscher im Abgasweg eines Verbrennungsmotors und oder Unterdruckkühlers sind Beispiele für dieses Merkmal. Die möglichen Kombinationen von Prozessgrößen basieren auf den Abhängigkeiten bzw. Synergieen zwischen den Ansprüchen der Anlagenteile untereinander und oder zu ihrem Betriebsumfeld. Dies bezieht sich ins Besondere auf die weitere Verwendung der mechanischen und oder thermischen Ausgangsleistung eines oder mehrerer erfindungsgemäßen Unterdruckarbeitsmodule ( VDKW bzw. UDK ) zu direkten oder indirekten Energiewandlungs-, Energieübertragungs- und oder Antriebs- zwecken. Dieses optionale, jedoch wesentliche Schutzmerkmal schließt zudem allgemein alle im Rahmen einer, auf die Schutzmerkmale der

Erfindung zutreffenden Gerätschaft befindlichen Synergiemöglichkeiten, auch in Verbindung mit dem jeweiligen Betriebsumfeld, einzeln oder auch in beliebiger Kombination als Merkmal der Erfindung mit ein. Die Erzeugung von Elektrizität für beliebige Zwecke, und oder ein direkter Antrieb von Fahr- und Flug- zeugen, und oder Pumpenantriebe durch mechanische Ausgangsleistung, und oder Verbrennungsabgasdruck zum zyklischen Einpressen eines Prozessmediums, und oder Erwärmen bzw. Abkühlen eines anderen Mediums ( z.B. Raumluft, ein weiteres Dampfmedium, ect ) durch Rest- bzw. Zwischenwärmetausch, sowie auch Kombinationen mit Meerwasserentsalzung, Wasserstoffgewinnung als auch der Betrieb von Kühlagregaten bzw. Kompressoren und weiteren Antriebsmaschinen sind als Beispiele für die Ausführung des 16. Schutzmerkmals in diesem inbegriffen. Somit umfasst das 16. Schutzmerkmal alle allgemeinen und speziellen Möglichkeiten zur Ergänzung, Erweiterung, Herstellung und oder Optimierung von erfindungsgemäßen Gerätschaften, unabhängig von ihrer bisherigen Benennung und oder Bekanntheit, und beschreibt diese somit in beliebiger Kombination als optionale Schutzmerkmale der vorliegenden Erfindung.

17.

Es sind die beschriebenen Funktions- Konstruktions- Verfahrens- und Anordungsmerkmale, sowie weitere in den Schutzmerkmalen 1.- 16. beschriebene Eigenschaften der Erfindung ( Schutzmerkmale sowie deren Untermerkmale ) in beliebiger, auch unvollständiger Kombination als beschreibende Merkmale für eine nach dem 17. Schutzmerkmal charakterisierte, erfindungsgemäße Gerätschaft anzusehen.

-Abschnitt 6- Beispiele für mögliche räumliche und prozesstechnische Realisierungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Unterdruckarbeitsmodule bzw. Abkühlungskraftmaschinen ( AKM ) :

Allgemeines:

Die Bauarten für erfindungsgemäße, für den DTP benötigte Unterdruckarbeitsmodule bzw. AKM lassen sich in vier Hauptgruppen aufteilen, wobei sich in die Konstruktionsweisen der 3. Gruppe auf unterschiedliche Weisen leicht weiteren Prozessteile eines DTP ( HKM ) integrieren lassen, und die 4. Gruppe nur aus einer erfindungsgemäßen Anordnungs- und Betriebsweise, von ansonsten schon aus konventionellen Anwendungen bekannten, oder durch die anderen Hauptgruppen beschriebenen Elementen besteht. Für über eine AKM hinausgehende Gerätschaften, ist die Kombination bzw. Zusammenruhrung von VDKW, die von der Funktion her ursprünglich verschiedene Aufgaben erfüllen ( z.B. VDKW-AK, VDKW-DU, ect. )

_o . , Membranmaterialien zwischen der übertragungs- bzw. ggf. auch Kühlflüssigkeit und dem Arbeitsmedium gekennzeichnet, weshalb ihr zugehörige Unterdruckarbeitsrnodule im Folgenden als Membran UDK bezeichnet werden. Diese Membranen können durchlässig sowie auch undurchlässig und fest ( eingespannt ) als auch in ihrer räumlichen Lage veränderlich ( flexibel ) sein. Die zweite Hauptgruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass an der selben Stelle, d.h. zwischen Kühl- und oder übertragungsflüssigkeit und Arbeitsmedium, ein von sich aus strukturstarres Material verwendet wird. Hierbei ist es zum Volumensausgleich erforderlich, dass zumindest die übertragungsflüssigkeit in das Arbeitsvolumen eindringen kann. Letztes ist in de«: ersten und zweiten Hauptgruppe erfindungsgemäß durch Einlasskanäle und oder über eine oder mehrere Flüssigkeitssäulen zu realisieren. Unterdruckarbeitsmodule der zweiten Hauptgruppe werden im Folgenden als strukturstarre UDK bezeichnet. Zur Umsetzung der auf die übertragungsflüssigkeit ausgeübten Kraft- bzw. Volumensdruckarbeit ist erfindungsgemäß die Verwendung von beliebigen Volumensdruck-Kraftwandlern ( VDKW ) vorgesehen ( Pumpen, Turbienen, ect). Die dritte Hauptgruppe ist ebenfalls dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckarbeitsmodule im Wesentlichen aus starren Komponenten aufgebaut sind. Es handelt sich hierbei um die Verbindung bzw. Kombination eines erfindungsgemäßen UDK mit mindestens einen, der AKM Funktion zugehörigen VDKW. Die Unterdruckarbeitsmodule der dritten Hauptruppe werden im Folgenden als Starrkörper VDKW-UDK bezeichnet, wobei zudem in dem bzw. mit dem VDKW noch weitere Prozessteile eines vollständigen DTP integriert bzw. kombiniert werden können ( überdruckarbeitsphase, Verbrennungsvorgang, VDKW-DU ). Wie zur ersten, zweiten und dritten Gruppe, können im Rahmen der Offenlegung auch zur vierten Gruppe lediglich einzelne beispielhafte Ausfuhrungsvarianten zur verbesserten Anschaulichkeit in groben Zügen umschrieben werden. Zu den ersten drei Hauptgruppen werden, da ihr neuartiger Aufbau schwerer nachvollziehbar ist, graphische Darstellungen der einzelnen Beispielmodule hinzugefügt. Hierbei wurden die jeweiligen Ausfuhrungsmöglichkeiten lediglich in der Draufsicht von Oben dargestellt, da hiermit die wesentlichen Anordnungsmerkmale schon erörtert werden können. Die Anordnungsmerkmale der vierten Hauptgruppe sind mit Worten verständlich darzustellen, und werden zudem über beispielhafte Anwendungen im Späteren weiter erörtert. Die in den Zeichnungen dargestellten Einsprühstrahlen haben nur Andeutungsfunktion, da sie in der Realität bzw. in einer typischen Anwendung einen für die Kühlwirkung im Volumen zu berücksichtigenden öffhungswinkel- und Intensitäts- bzw. auch Geschwindigkeitsverlauf haben.

-1) Membran UDK in AKM für DTP-Maschinen:

Ia)

Das Kühlmedium wird über Kanäle (1.) in der Deckel und oder Bodenplatte verteilt, und durch öffnungen (2.) in die Zwischenräume der Arbeitsvolumensmäntel (3.) eingelassen, welche in diesem Beispielfall zugleich die Kühlfläche für das Arbeitsmedium bilden, also thermisch gut leiten und ggf. eine dem entsprechend günstige Oberflächenstruktur besitzen. Der undurchlässige, flexible Membranschlauch (4.) der sich bei Abkühlung zunehmend ausdehnt enthält die übertragungsflüssigkeit, und kann durch geeignete Ventilanordnungen an dem angeschlossenen VDKW-A der AKM bei Volumenszuwachs und Abnahme, auch von einzelnd betriebenen Modulen ausgehend unentwegt Arbeit verrichten. Dieser Membranschlauch kann von der Bodenplatte aus versorgt werden, selbststützend, gestützt und oder aufgehängt sein. Das Arbeitsmedium kann durch die Ventilflächen (5.) z.B. über aktive Ventile in der Deckelplatte einströmen, und durch passive Ventilflächen (5.) in der Bodenplatte verdrängt werden, wobei letztere die volle Funktion des VDKW-U bzw. auch VDKW-DU erfüllen können. Eine Nutzung der kinetischen Eigenschaften der übertragungsflüssigkeit bzw. von zugehörigen VDKW sowie vom Arbeitsmedium ist bei einzelnen sowie zwischen mehreren AKM Modulen hier, als auch bei allen anderen Ausfuhrungsmöglichkeiten zur Verbesserung der Betriebseigenschaften erfindungsgemäß vorgesehen ( z.B. Unterdrukbildung durch dass frühzeitigen Schließen der Einlass ventüe und ein dazu verzögertes Ausströmen ). In dieser Anordnungsvariante sollte die Wechselphase für das Arbeitsmedium wesentlich kürzer sein als die Abkühlphase, was sie für Anwendungen mit hoher Leistungsdichte ungeeignet erscheinen lässt.

Ib)

Die Kühl- und übertragungsflüssigkeit befindet sich in den dafür vorgesehenen, eine Durchleitung ermöglichenden Reservraträumen (1.), und kann in diese über die Seiten-, Deckel- und oder Bodenplatte vom VDKW-A bzw. Kühlkreis aus eingelassen werden. Die Abtrennung zwischen Kühl- und oder übertragungsflüssigkeit und dem Arbeitsmedium besteht nun beispielsweise aus einer teilweise durchlässigen Membran (2.), welche ihre Raumanordnung jedoch unflexibel auch bei Druckdifferenzen nahezu beibehält. Die

Durchlässigkeitscharakteristik ( Sprühintensität bzw. -weite ) der Membran (3.) kann dabei z.B. den Volumensverhältnissen der Kanäle, ebenfalls räumlich varriierend angepasst sein. Eine durchlässige Membran kann zudem so gefertigt sein, dass sie an ihren Durchlässen zugleich die

un non von passiven mwegven i en er . ie einze nen anä e der aufeinan er folgenden Schichten sind rückseitig durch ein festes, z.B. wellenförmig geformtes Material (4.) voneinander abgetrennt. Die Ein- und Auslassventilflächen (5.) können hier ebenfalls z.B. in runder Ausführung in der Deckel- und Bodenplatte der UDK Kanäle angebracht werden, wobei gleichzeitig zu betätigende aktive Ventile hierbei, sowie bei allen anderen Ausfuhrungsmöglichkeiten über eine gemeinsame Aktoatorik gesteuert werden können. Wenn das Material der Kanaltrennwände und die Membran schlechte Wärmeleitungs- bzw. kapazitätseigenschaften besitzen, ist diese Anordnungsweise bei günstiger Aufbauweise, mit einen guten Wirkungsgrad und einer gegenüber Ia) stark gesteigerten potenziellen Leistungsdichte gekennzeichnet. Diese Verbesserungsmöglichkeit des Betriebsverhaltens durch Berücksichtigung der thermodynamischen Eigenschaften der verwendeten Materialien ist den Schutzmerkmalen der Erfindung nach bei der Konstruktion aller beliebigen davon betroffenen Komponenten optional zu berücksichtigen, und gilt somit implizit auch für alle hier aufgeführten Beispiele.

-2) strukturstarre UDK in AKM für DTP-Maschinen:

2a) bzw. 2b)

Die Anordnungs weisen 2a) und 2b) stellen nach den erfindungsgemäßen Kritärien ein prinzipiell identisches Funktions- Konstruktions- und Verfahrensprinzip dar, wobei die Beispiele sich nich t in der Bauart, sondern nur in der nach den Schutzmerkmalen unbedeutsamen Formgebung und Ausrichtung unterscheiden. Aus diesem Grunde kann ihre Aufbauweise hier auch gleichzeitig erörtert werden. Die Kühl- und übertragungsflüssigkeit befindet sich in den dafür vorgesehenen Reservraträumen (1.), und kann über die in Deckel- und oder Bodenplatte durch z.B. im mehrschichtigen Aufbau integrierten Kanäle und übergänge (2.) vom VDKW-A bzw. Kühlkreis aus eingelassen werden. Durch die sich hier gegenüberliegenden Einlassvorrichtungen (3.) kann die Kühl- und übertragungsflüssigkeit in die UDK Kanäle eindringen ( einsprühen ), und das in ihnen enthaltene Arbeitsmedium gleichmäßig und schnell abkühlen ( bzw. auch ebenso kondensieren ). Die Ein- und Auslaßventilflächen (4.) können hier auf die bereits in Ib) näher geschilderte Weise in der Deckel- bzw. Bodenplatte der UDK Kanäle angebracht werden.

2c)

In dieser Anordnungsweise besteht die Besonderheit, dass in den Reservaten für das übertragermedium (1.) ein Wärmetauscher (2.) bzw, auch Verdampfer (2.) für das Kühl- bzw. auch Prozessmedium integriert ist. Dieser ist hier beispielsweise mit einen inneren und einen

u exen jvanai, z.o. von er o enp atte aus gese en vor- un r c u g. ie Einlassventilflächen sind in diesem Beispiel auf jedem UDK Kanal sechseckig und bilden zusammen ein hexagonales Gitter (3.) ^~ das z.B. durch elektromagnetisch- mechanische Schwingkreise, die auf den Zuführkanälen der übertragungsflüssigkeit (4.) gelagert werden können in seiner Ventilfunktion gesteuert werden kann. Die hexagonalen UDK Kanäle (6.)inklusive der Einlasseinrichtungen für die übertragerflüssigkeit (6.) können wie auch alle anderen Ausführungsmöglichkeiten erfindungsgemäß durch unterschiedlichste beliebige Verfahren ( z.B. Biegen und Kleben ) hergestellt werden. Die Auslassventile (5.) könnten hierbei z.B. in passiver Arbeitsweise ( öffnen bei überdruck ) in Trichterförmigen Erniedrigungen der Bodenplatte angebracht werden. Bei dieser Anordnungsweise kann z.B. ein zweites Niederthemperaturdampfmedium als Kühlmittel direkt im UDK einer heißeren DTP Stufe erhitzt bzw. verdampft werden.

2d)

Die Anordnungs weise 2d) ist vom Grundprinzip her mit 2a) und 2b) identisch, wobei als Abwandlung hierbei das Reservart (1.) für die beispielsweise Kühl- und übertragungsflüssigkeit nur aus den Zwischenräumen der in diesem Beispiel runden UDK Kanäle besteht, und deren Wände zugleich die Einlassvorrichtungen (3.) ( Düsen und oder Ventile ) für die Kühl- und übertragungsflüssigkeit enthalten. Bei dieser Anordnung können die Kanäle für die Kühl- und übertragungsflüssigkeit (2.) beispielsweise bei ausreichendem Abstand der UDK Kanäle auch in die Zwischenräume integriert werden, was einen einfacheren Aufbau der Deckel- und oder Bodenplatte durch seitliche Zuführung der Kühl- und übertragungsflüssigkeit ermöglicht. Die Ein- und Auslassventilflächen (4.) können hier auf die bereits in Ib) näher geschilderte Weise in der Deckel- bzw. Bodenplatte der UDK Kanäle angebracht werden. Bei der Verwendung von thermisch schlecht leitenden Kanalwänden mit zweckmäßigen Düseneinsätzen, sind mit dieser Bauweise aufgrund der möglichen, beliebigen Verteilung der Kühl- und übertragermedieneinlässe auch längere und größere Kanäle, für eine großtechnische Anwendung, mit guten Betriebseigenschaften günstig und relativ leicht realisierbar.

-3) Starrkörper VDKW-UDK in bzw. als AKM für, bzw. als komplette DTP-Maschinen:

In dieser Hauptgruppe ist die Funktion vom UDK der AKM erfindungsgemäß in einen beliebigen VDKW ( z.B. Zahnradpumpe ) integriert, bzw. mit diesem kombiniert. Die im Folgenden erörterten, beispielhaft dargestellten Unterdruckarbeitsmodule sind von Funktionsprinzip her, wie auch viele andere VDKW mit denen diese Bauart einer AKM realisiert werden kann als

so c e aut drei untersc e c e, er n ungsgem e e sen zu e re en. ur cu i ι « reine AKM zu betrieben, können aber auch für Durck- und Unterdruck als VDKW-AK eingesetzt werden, und somit beide Arbeitsphasen von einem DTP, und optional zudem auch noch ggf. die VDKW-U bzw. VDKW-DU Funktion(en) übernehmen. In ihnen kann zusätzlich auch noch die Funktion einer Verbrennungs- bzw. Verbrennungsdampfkraflmaschine integriert werden, wodurch sie, mit Ausnahme der Kühlflüssigkeitskühlung einen vollständigen DTP in kompakter Form beherbergen können. Die möglichen Betriebsweisen für, mit den neuartigen Erfindungseigenschaften erweiterte VDKW werden in den folgenden Abschnitten zu den einzelnen Ausführungsbeispielen aufeinander aufbauend dargestellt.

3a)

Bei diesem VDKW handelt es sich um eine konventionelle Kolbenmaschine, die durch beliebig viele Einlasse in der Laufbahn (1.) und oder optional z.B. auch am Zylinderkopf zum Hubraum hin ergänzt wurde, um das erfmdungsgemäße Einsprühen der übertragungs- bzw. Kühlflüssigkeit zu ermöglichen. Für die beispielhafte Funktionsdarstellung soll hierbei ein Zylinder mit derartigen Einlassen, die übereinanderliegend, durch jeweils ein mehrkanaliges Zylinderventil (2.) (in diesem Beispiel vier Stück), über hebe-senk- oder dreh-Bewegung gesteuert werden können betrachtet werden. Dabei ist es durch dem entsprechende Versetzugen der Kanäle im Steuerzylinder möglich, die übereinanderliegenden Kanäle passend zur Bewegung des Kolbens zeitlich versetzt zu steuern. In der Verwendung als reine AKM wird, z.B. ein Sattdampf als Arbeitsmedium durch eine zweckmäßig zu gestaltende Einlasseinrichtung (a), nach dem Durchlaufen vom oberen Totpunkt (OT) bzw. beim Herunterfahren des Kolbens druckfrei einströmen. Der Einlass kann sich dann beispielsweise vor dem unteren Totpunkt (UT) schließen, woraufhin die Ventile (2.) öffnen, so dass eine zweckmäßige Menge Kühlmittel ( von Drehzahl, Lastmoment, Temperaturen, ect. abhängig ) großflächig eingesprüht wird. Die Zylinderventile würden, wenn der Kolben UT erreicht wieder geschlossen, bevor der Dampf zum größten Teil zu kondesieren beginnt. Der sich dabei aufbauende Unterdruck verrichtet Arbeit am Kolben solange, bis der Zylinderinnendruck wieder Normaldruck ( bzw. Kurbelwellengehäusedruck ) erreicht, und die zweckmäßig zu gestaltende Auslasseinrichtung (b) zum Ausstoßen des verflüssigten Arbeitsmediums geöffnet wird. Wenn OT erreicht ist schließt sich der Auslaß wobei sich der Einlass wieder öffnet, und der Zyklus vom Anfang ausgehend erneut beginnt. Dabei sollten Anordnungen und Steuerzeiten günstigsten Falls so gewählt werden, dass der vorherige Inhalt vollständig ausgestoßen wird, und vom neuen Inhalt nichts direkt entweichen kann. Hierbei hätte die Anordnung die Funktionen vom VDKW-A, UDK und VDKW-U der AKM in sich integriert ( mögliche Synergieen zu einer HKM, z.B. VDKW-D

. ^ ₊ un tion zunacnst vernac ässigt . i man er ruc - un nter ruc arbeitsphase im se en VDKW kombinieren, findet vom prinzipiellen Ablauf her der gleiche Zyklus statt, jedoch mit dem Umterschied dass kein entspanntes, sondern ein unter Druck stehendes Heißgas einströmt. Dieses verrichtet beim einströmen am Kolben Arbeit, und der Einlass wird nun früher, aber gleichfalls so geschlossen, dass nach dem zweckmäßigen Einströmen vom Kühlmedium, beim erreichen von UT, vorm größten Teil des durch Wärmeübertragung verzögerten Kondensierens kein positiver Druck im Hubraum mehr vorhanden ist. Der Rest vom Zyklus ist identisch mit der schon zuvor geschilderten Arbeits- und Ausstossphase. Es ist Hierbei durch externe Druckspeicherung, aber noch besser durch mehrere derartige, versetzt zueinander arbeitende Anordnungen möglich, neben der VDKW-AK Funktion auch die VDKW-UD Funktion in dem Aufbau zu integieren. Es ist erfindungsgemäß beispielsweise auch möglich, sowohl beide Arbeitsphasen eines DTP, als auch die Selbsterwärmung und Expansion durch Verbrennung in einem VDKW miteinander zu kombinieren. Hierzu wird ein Oxidationsmittel ( z.B. Luft ) unter Beimischung oder direkter Zuspritzung von Brennstoff ( Erdgas, Benzin, Bio Ethanol, Diesel, ect. ) in der Menge eingelassen, dass nach Entzündung durch eine Zündvorrichtung (c) und optionales, zeitlich variables Kühlen bzw. Druckerhöhen durch Wasserzuspritzung ( Dampferzeugung ) die Bedingungen für die Gastemperatur und das Zuführen von einer zweckmäßigen Kühlflüssigkeitsmenge und den nicht Positiven Hubraumdruck bei UT eingehalten werden können. Der weitere Verlauf vom Zyklus ist wiederum mit den schon zuvor beschriebenen identisch. In diesem Fall währe nun auch noch die Funktion des HDE von einer HKM in die Anordnung integriert. Dass die Leistungsdichte des Verbrennungsmaschinenanteils hierbei wesentlich kleiner ist als bei einem normalen Verbrennungsmotor, ließe sich nur mit der Aufteilung des Gesamtprozesses in zwei VDKW oder einen VDKW und eine UDK-AKM abändern. Es ist den Schutzansprüchen nach davon auszugehen, dass neben einer geeigneten Anordnung vom Auslass und der Verdrängung durch das einströmende Prozessmedium auch andere Maßnahmen zum vollständigen Ausstoßen wie z.B. passgenaue Nutzung des Hubraums, liegende Zylinder, ect. erfindungsgemäß in beliebiger Weise als Erfindungsmerkmal vorgesehen sind.

3b)

Der im Beispiel 3b) dargestellt erfmdungsgemäße Aufbau ist ebenso, wie schon zu 3a) geschildert auf unterschiedliche Weisen zu betreiben. Es handelt sich hierbei vom Grundprinzip her um eine 3-Kammer-6-Flügel Flügelpumpe. Sie bietet den Vorteil, dass sie bei Berücksichtigung des Widerstands- und Resonanzverhaltens zwischen den Flügelmassen (1.) und den federnden Kopplungselementen (2.) in bestimmten Drehzahlbereichen mit

ver iumismamg wenig Reibung zu betreiben ist. Bei einer Umdrehung in der Drehrichtung (4.) rindet der jeweils zwischen zwei Flügeln, an drei Stellen parallel ( gleichzeit- und gleichartig ) ablaufende Arbeitsprozess 18 Mal statt, wodurch in dieser speziellen Konstruktionsweise einer Flügelpumpe eine recht ansehnliche Leistungsdichte realisierbar wird. Bei der Verwendung als reine AKM wird z.B. ein Dampfmedium über die Einlasseinrichtungen (a) in einer zweckmäßigen Menge aufgenommen, und nach dem Abschließen des Einlasses, durch z.B. den folgenden Flügel beim weiter vergrößern des Arbeitsraumes durch z.B. den entstehenden Unterdruck, Einspritzung und oder Strömungsdrosselung mit einer zweckmäßigen Menge Kühlflüssigkeit (b) besprüht. Dieser Kühlmittelzugang sollte, bevor die hauptsächliche Kondensation bzw. der entstehende Unterdruck nach dem überschreiten des größten Volumens ein Antriebsmoment auf die Achse (3.) überträgt abgeschlossen werden. Bevor sich im Arbeitsvolumen ein positiver Druck aufbauen kann, wird der Auslass (c) durch den vorderen Flügel und oder ein aktives Auslassventil geöffnet. In dieser Verwendung enthält die Anordnung die Funktionen VDKW-A, UDK und VDKW-U einer AKM. Bei der Kombination von überdruck- und Unterdruckarbeitsphase im gleichen VDKW würde hier ebenfalls anfangs kein entspanntes, sondern ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium einströmen, das dann durch ein aktives Einlassventil früher abgesperrt würde, so dass sich nach dem gesteuerten Einströmen einer zweckmäßigen Menge Kühflüssigkeit am Punkt des größten Arbeitsvolumens, vor dem größten Teil des Kondensationsprozesses kein positiver Druck in Arbeitsvolumen befindet. Der Rest vom Zyklus ist identisch mit der schon zuvor geschilderten Arbeits- und Ausstossphase. Hierbei käme also die Funktion eines VDKW-A und optional die eines VDKW-U hinzu, wobei letzteres schon zuvor möglich war, und wegen der Gleichzeitigkeit verschiedener Prozessphasen hier für optimale Synergie im Gegensatz zu Ia) weder eine Druckspeicherung noch weitere Anordnungen dieser Art benötigt werden. Es ist erfindungsgemäß, wie bei anderen starrkörper VDKW-UDK auch hier möglich, sowohl beide Arbeitsphasen eines DTP, als auch die Selbsterwärmung und Expansion durch Verbrennung innerhalb eines Zykluses zu kombinieren. Hierzu wird wiederum ein Oxidationsmittel ( z.B. Luft ) unter Beimischung und oder direkter Zuspritzung von Brennstoff ( Erdgas, Benzin, Bio Ethanol, Diesel, ect. ) in der Menge eingelassen (a), dass nach Entzündung durch eine Zündvorrichtung (d) und optionales zeitlich zu variierendes Kühlen bzw. Druckerhöhen durch Wasserzuspritzung (e) ( Dampferzeugung ) die Bedingungen an die Gastemperatur bzw. für das Zuführen von einer zweckmäßigen Kühlflüssigkeitsmenge (b) bzw. für den nicht positive Druck beim größten Arbeitsvolumen eingehalten werden können. Gegebenenfalls kann auch die Zündvorrichtung (d) zwischen oder vor der Einlasseinrichtung (a) sitzen, so dass sie beim Einspritzen vom Wasser schon vom hinteren Flügel abgeschirmt wird und nicht mehr feucht werden kann. Der weitere Verlauf vom

a iau vvicuci uαi . ei a auch möglich währe, könnte die Leistungsdichte durch die Kombination mit einen erfindungsgemäßen, ausgangsseitigen UDK erheblich erhöht werden, was hier jedoch nicht weiter beschrieben werden soll. Bei dieser VDKW Konstruktionsweise besteht der Vorteil, dass ein vollständiges Ausstoßen der Arbeitsmedien, wenn diese beispielsweise teilweise oder vollständig flüssig sind dadurch erleichtert wird, dass die Auslassöffhungen zur Nutzung der Schwerkraft auf der Bodenplatte der Flügelpumpe angebracht werden können. Erfindungsgemäß sind den Schutzmerkmalen nach zudem auch alle zweckmäßigen Dichtmaßnahmen vorgesehen, wofür z.B. Gleitdichtungen und oder das einseitig gefederte Einlassen von Flügeln, Rotor und oder Stator in die Deckel- bzw. Bodenplatte nur beliebige Beispiele sind.

-4) Stömungs AKM für DTP-Maschien:

4a)

Zum einführenden Verständnis in diese Bauart von AKM soll als Arbeitsmedium ein reines Dampfmedium ( vollständig zu kondensieren ) verwendet werden. Diese Bauart kann sowohl mit kontinuierlichen als auch zyklischen bzw. resonanzgefälligen Materialflüssen bzw. VDKW realisiert werden. Hier soll zunächst angenommen werden, dass eine Zahnradpumpe mit kontinuierlichen Materialstrom verwendet wird, um z.B. die kombinierte Funktion der Arbeits- VDKW ( VDKW-AK ) für eine HKM und die AKM zugleich zu erfüllen. Hierbei ist darauf zu achten, dass der speisende VDKW mit wenig Zwischenvolumen an einen beliebigen UDK angeschlossen ist, und in diesem ein, durch einen ausgangsseitig angebrachten VDKW-U erzeugter Unterdruck zur Abkühlung und oder begleitend zur Abkühlung des Arbeitsmediums vorliegt. Bei zyklisch betriebenen AKM dieser Bauart ist der VDKW-U, bzw. seine mögliche Kombination mit dem VDKW-D von einer HKM ( VDKW-DU ) auch durch ein oder mehrere Ventil(e) realisierbar. Das Funktionsprinzip von derartigen Geräten ist aus diesem Aufbau heraus sehr leicht verständlich darstellbar. Die durch einen VDKW übertragene Leistung ist, für eine kontinuierlich arbeitende AKM vereinfacht durch die zeitbezogene Arbeit, welche das Produkt aus dem Volumensstrom dV und den Arbeitsdruck dT ist charakterisiert. Das eingehende Volumen ist bei diesen AKM Gerätschaften größer als das ausgehende Volumen. Angenommen der Eingangsdruck währe der gleiche wie der Ausgangsdruck, dann ist die durch den Arbeits- VDKW erbrachte Leistung größer als die von dem optionalen VDKW-DU benötigte Leistung, wobei sich die der AKM zu entnehmende Leistung durch Abkühlung ( UDK ) aus der Differenz dazwischen ergibt. Im Beispielfall von einem vollständig kondensierten Dampf, könnte z.B. ebenfalls eine Zahnradpumpe als Unterdruck- VDKW hinter dem UDK für dieses kontinuierlich

ar ei en e oc spici verwen e wer en. ür en u au von er . auptgruppe Können selbstverständlich auch VDKW bzw. UDK mit den Eigenschaften der anderen Hauptgruppen verwendet werden. In diesen Fällen bekommt die Anordnung zur Benennung die Bezeichnungen;, der die Komponente(n) beschreibenden Hauptgruppe(n).

4b)

Als Beispiel für die Kombinierbarkeit von, der 4. Hauptgruppe zugehörigen AKM mit anderen Prozessschritten eines DTP, wird nun beispielsweise der Betrieb von drei mechanisch miteinander gekoppelten Turbinenstufen zur Realisierung einer DTP-Maschine mit interner Verbrennung dargestellt. Hierbei erfüllt die erste Stufe, wie bei konventionellen Verbrermungskraft-Turbinen üblich die Funktion des Vorverdichters ( VDKW-D ). Zwischen der ersten und der zweiten Stufe findet nun eine beliebige Art der Erwärmung des Arbeitsmediums, im Beispielfall durch Verbrennung statt, wobei der Brennstoff neben dem vorzugsweise vorkomprimierten Oxidations- bzw. Arbeitsmedium seperat zugeführt werden kann. Durch die, mit der Erwärmung bzw. der chemischen Reaktion verbundene Volumensausdehnung wird die zweite Turbinenstufe als Arbeits-VDKW ( VDKW-A ) einer konventionellen Wärme- bzw. Verbrennungskraft-Turbine verwendet. Sie ist dabei aber zugleich auch die VDKW-A der mithilfe der zweiten und dritten Turbinenstufe realisierten erfindungsgemäßen AKM. Diese setzt die Abkühlung des Arbeitsmediums zwischen der zweiten und der dritten Turbinenstufe voraus. Wenn dies in einem erfindungsgemäß zweckmäßigen Umfang stattfindet, bilden sich dabei im Arbeitsmedium nicht unbedingt Kondensationskeime, welche dann als Kühlflächen für das restliche Arbeitsmedium wirken aus. Dennoch währe die somit entstandene Gerätschaft eine erfindungsgemäße Kombination aus HKM und AKM, die jedoch keine besonderen technischen Realisierungsprobleme, wie sie durch den DTP allgemein gelöst werden besitzt. Dieser Aufbau kann aber auch, da seiner Funktionsweise das über den DTP allgemein realisierbare Funktionsprinzip zu Grunde liegt als DTP-Maschine bezeichnet werden. Sollte jetzt, um z.B. die Leistungsdichte stark erhöhen zu können zum Verbrennungsvorgang noch die Funktionsweise einer Dampf- Wärmekraftmaschine mit HKM und AKM in den beispielhaften Aufbau integriert werden, ist die Verwendung der über den DTP beschriebenen Erfindungseigenschaften unumgänglich. Diese Anordnung währe jedoch, insofern neben der mechanischen Antriebsleistung noch der Ausstoß zusätzlich als Strahltriebwerk verwendet werden soll ( z.B. beim Flugzeug ) eher ungünstig, und es würde sich eine durch den UDK geheizte zweite DTP- Maschine ( z.B. mit reinem Dampfmedium ) als alternative Anordnung zur besseren Wärmeausnutzung auf kleinerem Raum anbieten. Beim Anfallen größerer Kondensfiüssigkeitsmengen im UDK ( zwischen der zweiten und dritten Turbinenstufe ) kann

as onαensat erπnαungsgemä urc e nen seperaten we teren a geführt werden, wobei die Kraftübertragung bzw. Unterdruckerhaltung durch diesen VDKW-U, zusätzlich zur dritten Turbinenstufe erfindungsgemäß verlustarm durch eine Flüssigkeitssäule realisiert werden kann. Hierbei kann dieser VDKW auch zugleich die VDKW-D Funktion für die HKM bzw. die VDKW-DU Funktion übernehmen. Sollte das Dampfmedium aus beliebigen Gründen gesammeli: werden, sind dies unterstützende Stromführungs- und Kanalisierungsmaßnahmen im UDK sowie außerhalb vom DTP erfindungsgemäß vorgesehen. Turbinen sind für die Realisierung von DTP- Maschinen der vierten Hauptgruppe besonders gut geeignet, da sie direkt hinter und vor der VDKW Einrichtung eine großflächige Verbindung mit einem UDK ermöglichen, ohne dass dabei noch zusätzliche, die Druckübertragung erschwerende Zwischenvolumina zwingend erforderlich sind. Maßnahmen um die Strömungseigenschaften in Turbinen oder in HDE bzw. UDK, ect. auf diese Anforderungen einstellen zu können sind erfindungsgemäß vorgesehen. ( z.B. Turbolatoren und oder Gegenläufige Räder um die im UDK ggf. nicht übertragbare Rotation der Strömung zu veringern, und oder eine Anpassung vom UDK Aufbau auf Rotierende Strömungen, d.h. z.B. Spiral- oder Zylinderförmige Kühlflächen ) Der HDE vom Funktionsabschnitt der HKM kann für eine derart aufgebaute DTM-Maschine selbstverständlich auch anstatt über eine Verbrennung durch einen konventionellen Wärmetauscher bzw. einen Verdampfer realisiert werden. Diese Bauart kann ebenfalls, z.B. für eine andersartige Dampfquelle nur als AKM ( zweite und dritte Turbinenstufe ) mit den ggf. optionalen Zusatzfunktionen VDKW-A und VDKW-D für HKM realisiert werden. Auf einen möglichst geringen Strömungswiderstand der Wärmetauscher ( z.B. HDE, UDK, ect ) währe bei derartigen DTP -Maschinen zu achten, da eine durch sie über die Strömung entstehender Druckdifferenz sich negativ auf den Wirkungsgrad der Gerätschaft auswirken würde.

-Abschnitt 7- Beispiele für mögliche Anwedungsfelder, Aufbau- und Betriebsweisen von den Schutzmerkmalen der Erfindung nach charakterisierten Gerätschaften:

Allgemeines:

Da die Möglichkeiten zum Aufbau und die Betriebsführungsweisen von, durch die Erfindungsmerkmale beschriebenen DTP-Maschinen nicht vollständig darzustellen sind, sollen hier zur besseren Anschaulichkeit noch einige technisch relevante, beispielhafte DTM- Maschinen, sowie Kriterien und Maßnahmen für deren Betriebsfuhrung in ihren wesentlichsten Zügen umschrieben werden. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind jedoch, den Schutzmerkmalen nach als von Kombinationseigenschaften, sowie von Mitteln und Verfahren der Betriebsführung unabhängig, auf die Verwendung der wesentlichsten Erfmdungsmerkmale

ezogen zu versxenen. enn ü er ie o nge eg en rim ungseigensc a en wird ie Funktionsweise vom DTP ₅ allgemein für verschiedene Maschinen mit gasförmigen Arbeitsmedien, d.h. auch wenn diese dabei ganz oder teilweise kondensieren anwendungsspezifisch, verlustarm, leistungskompakt, praktisch und oder technisch sinnvoll realisierbar.

1-Solar-Heizungsanlagen Kombination:

Die beispielhafte Anlage zur Gebäudeheizung und dezentralen Energieversorgung besitzt einen Wärmemediumkreislauf ( z.B. öl ), der in unterschiedlichen Geschwindigkeiten, und je nach Betriebseigenschaften durch einen Solarkollektor ( z.B. Heizrohr mit Rückreflektor in Isolationsathmosphäre mit optional nach innen verspiegelten Absorptionsflächen ) und oder einen Brenner ( öl, Erdgas, ect. ) sowie einen Wärmetauscher zur Erhitzung von einem Arbeitsmedium ( HDE ) zirkuliert. ( im Hochsommer z.B. nur Solar und an trüben Wintertagen z.B. nur Brenner und ansonsten Brenner nach Solar, mit einen zweckmäßig aktiv und oder passiv forderbaren Umlauf) Hierbei kann der Brenner durch einen, zwischenzeitlich von einen Abgasturbo getriebenen Verdichter mit dem Oxidationsmittel ( z.B. Luft ) versorgt werden, wobei zum Betreiben zusätzlich optional noch überschüssiger Volumensdruck der Verbrennung und Erhitzung durch die zum Starten vom Verdichter verwendbare Antriebsmaschine in elektrische Energie gewandelt werden kann. ( z.B. Gleichstrom für Betriebssteuerung und Pumpen oder Netzeinspeisung ) Der Brennstoff kann hierbei gemeinsam mit der Luft oder separat, z.B. durch direkte Hochdruckeinspritzung zugeführt werden. Die Erwärmung des Wärmemediums würde in in diesem Beispiel erst hinter dem Abgasturbo derart erfolgen, dass die Anwendungskriterien erfüllt sind. ( z.B. bei Brennwertanlagen geforderte geringste Abgastemperatur von ca. 53 °C ) Um die gewünschte Abkühlung der Abgase durch ein etwas unter dem Siedepunkt befindliches Wärmemedium zu erreichen, und die Solarthermie auch bei schlechteren Bedingungen eigenständig nutzen zu können, könnte in der Beispielanlage ein Niederthemperaturdampfinedium ( z.B. Ethanol, Ethylmethylketon, ect. ) eingesetzt werden. Aber auch ein höher temperiertes Dampfmedium währe verwendbar, da die in den Abgasen verbliebene, überschüssige Wärme zwischen Abgasturbo und Brenner über die Vorwärmung der Brennluft verlustarm genutzt werden könnte, und Solarkollektoren z.B. nach dem parabolen bzw zirkularen Reflektorprinzip auch Heiztemperaturen von einigen hundert C° ermöglichen. Durch das Wärmemedium wird im Wärmetauscher ( HDE ) das Dampfmedium über gesteuerte Einpressung ( VDKW-D ) ausreichend erhitzt, woraufhin der entstehende Sattdampf z.B. über eine in 3b) beschriebene Flügelpumpe beide Arbeitsphasen ( VDKW-AK ) sowie die Abkühlung

) αurcniauien Kann, un a sc e en n ss ger orm ausges o en i beispielsweise das Arbeitsmedium zugleich auch das Kühlmittel, was eine deutlich unter dem Siedepunkt befindliche Kühlmitteltemperatur nahelegen würde. Diese kann erreicht werden, indem das aus dem VDKW-AK stammende Arbeitsmedium zuerst durch den Hauptwärmetauscher bzw. die Heizwärmeentnahme und optional abschließend durch die Vorwärmung des Oxidationsmediums zwischen Turbolader und Brenner gekühlt wird. Wenn man mit niedrigeren Leistungsdichten ( was auch verhältnismäßig höhere Reibungsverluste bedeuted ) vorlieb nehmen möchte, ist ein Kondensieren des Arbeitsmediums ggf. ganz oder zu wesentlichen Teilen auch durch Expansion vom Arbeitsmedium zu erreichen. Durch geeignete Verbindungen und dem entsprechende Ventilsteuerungen kann die Funktionskombination VDKW-DU ebenfalls zum größten Teil durch den in diesem Beispiel zentralen VDKW übernommen werden. Zudem kann er noch auf die gleiche Weise problemlos als Födereinrichtung für das Einsprizen der Kühlflüssigkeit über den Kühlerkreis verwendet werden, da in einer Gerätschaft nach 3b) mehrere Prozessabschnitte in hintereinander liegenden Kammern gleichzeitig stattfinden. Zudem ist die Verwendung von z.B. Druckzwischenspeichern erfindungsgemäß vorgesehen ist. Die Möglichkeiten diese beispielhafte Anlage zu regeln sind vielfälltig, und beruhen wie bei anderen Anlagen auch auf der Führung nach gewünschten Bereichen von dazu geeigneten Prozessgrößen. So z.B. der Betrieb der Anlage nach geeigneten Temperaturkombinationen ( Dampfmedium und Wärmemedium bzw. auch Kühlmedium ) und zugehöriges Prozesssteuerverhalten ( Abkühlphasenzeit, Kühlungsleistung, Generatorlastmoment ). erfindungsgemäß vorgesehen. Eine besondere Beachtung kommt hierbei gewiss auch den Anforderungen vom Verbrennungsprozess und seiner Prozessgrößen zu. Mit einer optionalen Hochsetzung der Drehzahl, und z.B. einem Asyncrongenerator sowie einem dazugehörigen Wechselrichter, liese sich eine aus konventionellen, günstigen Elementen aufgebaute Netzeinspeisung realisieren. Der Kühler für das Dampfmedium kann je nach Lastgrad, und dies zudem optional auch nach Bedarf mehrstufig Brauchwasser, Heitzungswasser, Brennluft und oder auch Umluft direkt erhitzen.

2-Nachrüstung von Großkraftwerken ( z.B. Kohle-, Atomkraftwerke, ect. )

Bei modernen Großkraftwerken ist zumeist eine bzw. mehrere Dampfdruckstufe(n) zur Wandlung der Wärmeenergie in mechanische bzw. elektrische Leistung vorhanden. Diese Anlagen arbeiten in der Regel nach dem Clausius-Rankiene-Prozess und sind somit an eine Obergrenze unterhalb des Carnot- Wirkungsgrades gebunden. Sie erreichen danach, unter Berücksichtigung mechanischer und elektrischer Verluste, je nach Technologie und

. O. Anlagen sind neben den überdruck VDKW-A ( Turbinen ) auch Wärmetauscher für das abgekühlte, durch VDKW-D zurückzuführende Kühlwasser vorhanden, mit deren Hilfe die oberhalb vom Kondensationspunkt verbliebene, anders nicht mehr rentabel zu nutzende Restwärme größtenteils verwendbar wird. Die darüber beim Kondensieren entzogene, ungenutzte Wärme wird meist direkt an die Umluft und oder an Oberflächengewässer abgegeben, ohne dass die bei der Kondensation stattfindende Volumensreduktion, bzw. der dabei potentiell entstehende, relative Unterdruck rentabel genutzt werden kann. Einer solchen schon bestehendea Anlage ist also gegendruckfrei eine enorme Menge niedrig temperierten Dampfes zu entnehmen. Dieser könnte in, für einen kontinuierlichen Massenstrom vorzugsweise in zwei oder mehreren erfϊndungsgemäßen UDK ( z.B. nach 2d) ) durch die Unterdruckarbeitsphase über ein Kühl- bzw, übertragermedium ( z.B. Wasser ) beispielsweise in einer großstiligen Flügelpumpe sehr viel Arbeit verrichten und dabei zugleich kondensiert werden. Dabei währe eine Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades um schätzungsweise 12-18% zu erzielen. Eine der Dampf- bzw. Leistungsmenge angemessene Betriebsführung, kann in diesem Fall beispielsweise durch angemessen geregelte Abkühlperiodenzeiten ( Generatorlastmoment ), Kühlwasserthemperaturen und oder einen dem entsprechenden Teilbetrieb von vorhandenen Parallelmodulen bzw. UDK- Kanälen realisiert werden. Zum leichteren Einlassen des Dampfes bzw. Verdrängen des vorherigen Inhaltes, kann ohne zusätzliche Fördereinrichtung, z.B. die an einer gezielt erhöhten Flüssigkeitssäule am UDK Ausgang wirkende Schwerkraft, aber ebenso eine beliebige zusätzliche Fördereinrichtung und oder Kombination mit anderen Funktionsbereichen den Schutzmerkmalen nach genutzt werden. ( z.B. VDKW-DU Funktion kombiniert mit der Kühlmittelförderung )

3 -beispielhafte Aufbauweise für Wärmekaftwandler von Kraftwerken

Beim Neubau von Groß- bzw. auch Blockheizkraftwerken kann die Verwendung vom DTP von Anfang an berücksichtigt werden, und eine dem entsprechende, kombinierte Dimensionierung von HKM und AKM realisiert werden. Hierbei können dann beispielsweise die kombinierten Funktionen VDKW-AK und VDKW-DU realisiert werden. Der HDE kann bei solchen Kraftwerken durch beliebige Kombinationen von Einzelstufen aufgebaut sein. ( z.B. Kühl- bzw. Wärmetauscheinrichtungen von prozesskühlenden und dabei abfallenden Medien, wie beispielsweise die Abgase einer Brennstoffzelle die vom Arbeitsmedium gekühlt werden und dieses dabei erhitzen ) Anstelle einer aktiv oder nur passiv ( z.B. durch Expansion ) kühlenden erfindungsgemäßen Flügelpumpe ( nach 3b) ) kann beispielsweise für sehr große

asvo enssttö e e ne ur ne a s - n er en e ngese z w iu x u folgt im Materialfluß vom Arbeitsmedium als nächste wesentlich Komponente der UDK, welcher nach Belieben mit oder ohne eine zusätzliche Kühl- bzw. übertragermedium-Speisung aufgebaut werden kann. Letztere könnte beispielsweise in Verbindung bzw. mechanischer Verkopplung mit den die VDKW-U bzw. VDKW-DU Funktion erfüllenden VDKW verlustreduziert betrieben werden. Für diese Funktionen können beliebige VDKW verwendet werden, so kommen hierbei aufgrund des kleineren Fördervolumens beispielsweise Flügel- und oder Zahnradpumpen zu Einsatz. Eine Vorwärmung des Arbeitsmediums über einen Wärmetausch in, beispielsweise nur den heißeren Bereichen vom UDK ist erfindungsgemäß vorgesehen. Durch die beschriebenen technische Maßnahmen sind für rein, über thermische Leistung arbeitende Kraftwerke ( z.B. Atomkraftwerk ) schätzungsweise elektrische Wirkungsgrade von über 80% realisierbar.

4-Beispiel eines Brennstoffzellen Blockheizkraftwerkes

Für den Betrieb einer Brennstoffzelle ( FC ) ist es möglich, die Abgase vom Chemischen Prozess, der Membranbefeuchtung und Kühlung gemeinsam als Druckmedium zu nutzen, wenn die Brennstoffzelle in ihrer Konstruktionsweise als Hochdruck-FC ( HD-FC ) zu betreiben ist, und die entsprechenden Prozessmedien eingepresst ( VDKW-D ) werden. Diese Betriebsweise soll nun beispielsweise für eine SOFC-FC angenommen werden, die als relativ langzeitstabiele Hochthemperatur-FC ( 600 - 850 C° ) beispielsweise Erdgas oder auch verdampftes Bio-Ethanol unter Zugabe von Umluft bei der Verbrennung direkt mit etwa 60% Wirkungsgrad in elektrische Energie umsetzen kann. Um die Betriebstemperatur mit hoher Flexibilität regeln zu können kann hierbei das Kühlmedium ( z.B. Wasser ) selektiv gesteuert eingeführt ( eingesprüht ) werden ( VDKW-D ). Dadurch werden auch flexiblere Abschalt- und Anlaufvorgänge ermöglicht. Um die verbleibenden 40% der Energie nicht einfach an einen Abluftkühler bzw. ein Oberflächengewässer zu verlieren, ist es bereits praktisch mehrfach umgesetzt wurden mit einer solchen Anlage dezentral das Brauch- und Heizwasser von Wohnblöcken zu erhitzen, und die elektrische Leistung transportverlustarm vor Ort in das Stromnetz einzuspeisen. Mit einer derartigen HD-FC ließen sich in Verbindung mit dem DTP nicht nur, wie in den Anlagen mit zusätzlicher Dampf- und oder Heißgasturbine 35 - 45%, sondern schätzungsweise etwa 80% dieser Wärme elektrisch Nutzen, ohne dass diese danach nicht mehr zur Nutzung bereit stünde. Bei 80% würde dies einen elektrischen Gesamtwirkungsgrad von 92% ergeben. Dazu könnte am Heißgasausgang der HD-FC ein druckbeständiger Wärmetauscher angebracht werden, der das schon in den Druckkreislauf eingepresste, abgekühlte Kühlmedium bereits vorm Eintritt in die

- , - , . . eiα einzigen VDKW, wie in 3b) erörtert beide Arbeitsphasen eines DTP durch Gaskühlung und Kondensation verrichten kann ( Möglichkeit zur unterschiedlich weitreichenden Kombination von VDKW-AEI und VDKW-DU ). Die Ausgangstemperatur vom DTP währe bei, z.B. Wasser als zusätzliches Dampf- bzw- Kühlrnedium im zu kühlenden Kreislauf mit ca. 92 - 97C° noch hoch genug um Brauch- und oder Heizungswasser zu erhitzen ( insofern das Wasser aus dem Arbeitsmedium nicht direkt auch als Heizungswasser verwendet wird ), und die Abgastemperatur ist an dieser Stelle auch noch hoch genug um z.B. bereits eingepresste Brennluft vorzuwärmen. Wenn der zentrale VDKW auch als VDKW-D und oder auch zur Kühlmittelfδrderung verwendet werden soll, ist das Abgas aktiv gesteuert abzulassen, so dass im Flüssigkeitskreislauf ein Druck erhalten werden kann. Bei einer solchen Anlage ist eine Prozessführung beispielsweise dadurch möglich, dass der durch die Betriebsleistung der FC vorgegebene Kühlbedarf über den Kühlmitteldurchsatz, bzw. das Generatorlastmoment und oder durch die Kühlmitteltemperatur, bzw. die vorherige Beimischung der heißen DTP Ausgangsflüssigkeit zu regeln ist. Auch über die Temperatur ( Mischung ) des Kühlwassers für den DTP lassen sich Betriebsführungsanpassungen an z.B. Drehzahl und oder Arbeitsmediumzusammensetzung erreichen. Nach dem DTP und optionalen Ausschleuseinrichtungen können die Verbrennungsabgase über einen optionalen Entspannungs- bzw. Ausgleichsbehälter entweichen, indem zusätzliche Filtermaßnahmen wie z.B. Einblasen in Calzium- oder Bariumhydroxid und Ausfilterung der entsprechenden Carbonate zum Kohlendioxideinfang den Schutzmerkmalen nach erfindungsgemäß vorgesehen sind. Die Filterung des Prozesswassers ist nur ein weiteres, hierbei sehr nahe liegendes Beispiel für die erfindungsgemäß inbegriffene, zweckmäßige Ergänzung der Grundfunktionsweise.

5 -beispielhafter Aufbau von einem DTP-Gas- und Dampfkraftwerk

Die Möglichkeit einer Kombination von DTP Verbrennungs- und Dampfkraftmaschinen im Rahmen einer Turbinenanordnung wurde bereits im Ausführungsbeispiel 4b angesprochen. Hierzu würde der Verbrennung, die zwischen der ersten ( VDKW-D ) und der zweiten Turbinenstufe stattfindet ein Dampfmedium ( beispielsweise Wasser ) auf beliebige Weise, z.B. über einen seperaten VDKW-D zugeführt. Die mittlere Turbinenstufe erfüllt in dieser Beispielanordnung zugleich die VDKW-A Funktionen der HKM und der AKM, also eine VDKW-AK Funktion. Im, zwischen der zweiten und der dritten Turbinenstufe befindlichen UDK wird das Arbeitsmedium abgekühlt, wobei kondensierbare Dämpfe weitgehend kondensieren sollten, und sich das Volumen der durch die dritte Turbinenstufe ( VDKW-U )

ausstr menden Gase ver e nert. as m entste en e on ensa ann (ALu g g v Stromführungs- und Kanalisierungsmaßnahmen im UDK gesammelt, und durch einen beliebigen VDKW als zusätzlichen VDKW-U bei Erhaltung des Unterdruckes abgerührt werden. Das Arbeitsmedium im UDK kann dabei, je nach Anwendungsanforderungen durch beliebige Kombinationen von Expansion, Vorerwärmung des Dampfmediums, Erwärmung eines anderen Prozessmediums ( z.B. Heizungswasser ) und oder Vorerwärmung des Oxidations- bzw. auch des Brennmediums gekühlt werden. Für dieses Beispiel soll angenommen werden dass das Dampfmedium nach dem VDKW-DU durch einen Wärmetauscher fließt, um dort Heizungswasser zu erhitzen, bevor es als erste Kühlstufe im UDK erhitzt wird und erneut in die Brennkammer eingesprüht wird. Eine Filterung, durch die in diesem Beispiel im Dampfmedium gebundene Rußpartikel einer Heizölverbrennung abgeführt werden können, ist in diesen Geräteabschnitt, ebenso wie der mögliche Zufluss ( vorm VDKW-DU ) und Abfluss ( hinterm VDKW-DU ) erfindungsgmäß integrierbar. Ebenso kann optional auch beispielsweise die Grundfläche vom UDK als zusätzliches Ausgleichsvolumen für die Menge des Dampfmediums dienen. Die zweite und oder dritte Stufe des UDK besteht in diesem Beispiel darin, dass über ein Zwischenmedium das Oxidationsmittel, was hier beispielsweise die Umluft ist erhitzt wird, und zudem dabei oder separat Heizöl als Brennstoff vorgewärmt wird. Um z.B. zu einen nicht regelbaren Generatorlastmoment eine Betriebsführung mit flexiebler Leistung, bei Einhaltung der Temperaturbedingung für den Eintritt in den UDK zu ermöglichen, ist es hier wie auch in beliebigen anderen Funktionen erfindungsgemäß vorgesehen, z.B. das Dampfmedium aus heiße α Anteilen direkt hinter dem UDK und bereits gekühlten Anteilen zu mischen, sowie anstatt dessen oder zudem auch die Leistung bzw. den Kühlmitteldurchfluss vom UDK zu regulieren.

6-beispielhafter Aufbau von einem DTP-Fahrzeugantrieb

Um einen DTP sinnvoll in z.B. einem Straßenfahrzeug nutzen zu können, ist es erforderlich eine möglichst hohe Leistungsdichte, sowie einen möglichst hohen Integrationsgrad der benötigten Funktionen zu erreichen. Zudem ergeben sich oft Betriebsumfeldspezifische Synergiemöglichkeiten, wie es durch den Eingangs- und Ausgangsdruck für das Oxidationsmittel ( Umluft ) bzw. die Abgase hierbei beispielsweise gezeigt werden kann. Als erfindungsgemäß konstruierter Mittelpunkt eines solchen Antriebes kann dazu beispielsweise eine vom grundsätzlichen Aufbau her im Beispiel 3b) erörterte Flügelpumpe verwendet werden. Diese soll in diesem Beispiel in der Funktion einer DTP- Verbrennungsdampfmaschine verwendet werden. Dabei ist der Betrieb als vollständige DTP-Maschine, in diesem Beispiel unter Zuführung von Wasser als Dampf- und oder Kühlmedium bei höherer Leistungsdichte und ohne zusätzliche

- Unterdruckerhaltung ( VDKW-U ) möglich. Bei Fahrzeugen besteht jedoch die Besonderheit, dass neben der bei Geschwindigkeitsänderungen benötigten Leistung für die Massenbeschleunigung, die zum Antrieb benötigte Leistung in etwa im gleichen Maße ansteigt, wie der dabei zu überwindende Luftwiederstand. Dieser Sachverhalt ermöglicht es, ohne zusätzliche Vorverdichter die Leistungsdichte der Gerätschaft mit steigender Geschwindigkeit zu erhöhen, und zudem dabei die UDK Funktion aus der Flügelpumpe heraus, in einen durch den Unterdruck am Fahrzeugheck auf Unterdruckniveau gehaltenen Zusatzkühler zu verlagern. Zu diesem Zweck befindet sich in diesem Beispiel in der Fahrzeugfk>nt ein, sich zur Drucksteigerung verjüngender Einlasskanal. In diesem kann eine Vorrichtung zum Abfangen von Wassertropfen ( z.B. Spritzsieb mit Abfluss und oder Steigrohr ) integriert sein. Der Auslas; z.B. am Heck des Fahrzeugs besitzt zur möglichst optimalen Unterdruckerhöhung beispielsweise eine zweckmäßige Aufweitung, sowie Aufteilung, Anordnung und Umströmung, so dass es bei der Fahrt nicht z.B. durch Gegenverwirblungen zu Druck auf den Auslassflächen kommen kann. Um diese grundlegende DTP- Verbrennungs-Dampfmaschinen Funktion mit der Flügelpumpe zu ermöglichen, wird wie zu 3b) schon beschrieben, ein beispielsweise vorverdichtetes und vorgewärmtes Oxidationsmittel ( Umluft ) zusammen mit einem Brennstoff ( Erdgas, zerstäubtes Diesel, ect. ) durch, beispielsweise eine Zündvorrichtung entzündet und verbrannt. Zu den an die Betriebsbedingungen ( z.B. Drehzahl, Belastung, gewünschte Leistung, ect. ) angepassten Verbrennungsgrößen, (z.B. Luft- und Brennstoffmenge bzw. Ventilsteuerzeiten, Zündzeitpunkt, ect. ) wird eine zweckmäßige Menge Wasser zur Druckerhöhung und Vorkühlung hinzugesprülit, so dass die AKM-Funktion durch Abkühlung im Arbeitsvolumen der Flügelpumpe stattfinden kann. Da sich in diesem Beispiel die mögliche Leistungsdichte mit dem Einlassdruck der DTP- Maschine erheblich erhöht, wird das noch verbleibende Abkühlen bei höheren Geschwindigkeiten nach dem Auspuffen in den angeschlossenen UDK verlagert, m diesem erfolgt die Abkühlung und das Entstehen vom verstärkten Unterdruck, welcher beim Auslassen, in der als VDKW-AK funktionierenden Flügelpumpe zusätzliche Arbeit verrichtet. In diesem Betriebspunkt ( beispielsweise erst ab 70 km/h sinnvoll ) ist es zweckmäßig, die Auslässe der Flügelpumpe schon früher, bzw. über größere Auslässe als bei einem Betrieb ohne den ausgangsseitig zusätzlichen UDK zu öffnen, und die UDK Kühlung in der Flügelpumpe abzuschalten, um die Restwärme über den externen UDK weiter nutzen zu können. Die Kühlung in dem externen UDK kann beispielsweise durch das Erhitzen eines niedertemperatur Dampfmediums für eine zweite DTP- Stufe erfolgen. Diese kann z.B. zur Unterstützung des Antriebs, oder zur Erzeugung von Elektrizität verwendet werden. Dieser Aufbau ist durch den Vorteil gekennzeichnet, dass er bei niedrigen Leistungen bzw. Geschwindigkeiten mit hohen

ir i sosiαutii Bi ei e o .ne ängere u warmp asen, un ei .ö eren eistungen bzw. Geschwindigkeiten sehr günstige Werte für Leistungsdichte und Leistungsgewicht ermöglicht. Um hierbei einen günstigen und kompakten Aufbau zu wählen, kann diese dann reine Darnpf- DTP-Maschine beispielsweise nach der Hauptgruppe 3 mit einer Zahnradpumpe als VDKW-AK- UDK kombination aufgebaut werden. Die Förderung vom Kühl- bzw. übertragermedium kann dabei beispielsweise durch eine zweite Zahnradpumpe, die in der VDKW-DU- und Kühlmittelförderfunktion kombiniert betrieben wird kostengünstig realisiert werden. ( Ausgleichs-zu- bzw. ab-fluß ist davor bzw. dahinter durch Ventiele ohne zusätzliche Fördereinrichtung möglich ) Eine Brennluftvorwärmung ist z.B. mit der Kühlung vom Kühlbzw. übertragermedium dieser zweiten DTP-Stufe kombinierbar. Der Heizkreislauf der zweiten DTP- Stufe kann erfindungsgemäß beliebig strukturiert sein, so dass man neben den Kühlmittelabzweig bedarfsgerecht noch weitere Aufteilungen einbringen kann. So können z.B. bei der niedrigsten Temperatur des Prozessmediums, eine Motorblock- und oder Abgasendkühlung sowie eine Stufe zur abschließenden Prozessmediumvorkühlung parallel betrieben werden. Sollte das Prozessmedium, wie im Beispiel zum Brennstoffzellen Blockheizkraftwerk in einem hochtemperatur Bereich, der hier dann mehrstufigen Hochdruckerhitzung stark überhitzt werden, kann in Serie zu einer Parallellstruktur zuvor auch noch eine weitere Wärmetauscherstufe zur Vorkühlung bzw. Vorheizung des Prozessmediums verwendet werden. Da durch den überhitzten Dampf ein prozessmedienmengenbezogener, größerer überdruck als beim zur Kondensation vorgekühlten Dampf entsteht, ist es zweckmäßig die Abkühlungsseite des Wärmetauschprozesses vom räumlichen Volumen her zum VDKW-A hin möglichst kompackt zu halten. Eine reine Dampf DTP-Maschine mit geschlossenen Kreislauf, wie dies in diesem Beispiel auf die zweite DTP-Stufe zutrifft, könnte zur Verschleißminderung vorzugsweise direkt und oder indirekt über das jeweilige Prozessmedium geschmiert werden, wodurch eine erhebliche Aufwandseinsparung erzielt werden kann. Eine optionale mechanische Kopplung zwischen den beiden DTP- Stufen ließe sich beispielsweise durch die Variation der Spitzentemperatur in der zweiten DTP-Stufe, und oder die Wärme- bzw. Dampfproduktion der ersten DTP-Stufe, dem Bedarf der Antriebsleistung entsprechend regulieren. Durch Verwendung eines Filters im Dampf- Kühl- bzw. übertragermediumkreislauf der ersten DTP-Stufe lassen sich den Schutzmerkmalen nach beispielsweise durch Wasserdampf einzufangende Dieselrußpartikel abführen. über die Einmischung einer jeweils unterschiedlichen, zweckmäßigen Menge von Brandkalk oder gelöschten Kalk zum Kühl- bzw. übertragermedium, kann auf kostengünstige Weise mithilfe des angesprochenen Filters, das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid zu einem Großteil in Form von Calziumcarbonat ausgefällt und als Feststoff abgeführt werden. Um aber mit der beispielhaft beschriebenen

j u onenten oenoug . Antriebswellen der einen und oder anderen DTP-Stufe könnten hierzu mit oder ohne Zwischenübersetzung, fest oder trennbar mit einer oder mehreren, als Motor und Generator gut regelbaren elektrischen Maschinen verbunden werden. Durch DTP- Stufen einen oder mehrere Generatoren anzutreiben, und damit elektrische Energie für z.B. einen Verbrennungs-elektromotor Hybrid Antrieb zu erzeugen ist vom technischen Stand aus naheliegend, regelungstechnisch einfacher, jedoch gewichts- und volumenstechnisch ungünstiger. Da die beschriebenen DTP-Stufen und elektrische Motoren auch relativ gut mit niedrigen Drehzahlen zii betreiben sind, ( guter Rundlauf im Vergleich zum konventionellen Verbrennungsmotoren ) könnten sie auch gemeinsam auf einer Seite, mit und ohne eine z.B. Turbokupplung über z.B. ein Planetengetriebe mit oder ohne variable übersetzung mit der Antriebswelle verbunden werden. Die elektrische Maschine kann hierbei einen Lastausgleich, aber auch den kompletten Antrieb bei niedrigste Drehzahlen übernehmen. Bei Verwendung einer Turbokupplung hätte man den Vorteil die Maschinen auch im „ stop and go Betrieb " bei Mindestdrehzahl halten zu können, und in den Antriebspausen elektrische Energiespeicher ( CAP" s, Akkumulatoren, ect. ) laden zu können. Dies würde die Verluste für das Beschleunigen der Maschinen erheblich reduzieren, und zudem eine wesentlich höhere Leistungsflexibilität ermöglichen. Eine Kupplungsfunktion währe aber auch gezielt in der Konstruktionsweise für ein Planetengetriebe, durch die Möglichkeit zur Auftrennung der Kraftübertragung zu realisieren ( Freilauf bremsung ist jedoch wie eine konventionelle Kupplung verschleißaniallig ). Das ein solcher Antrieb auch ein ansehnliches Maß an Bremsleistung aufnehmen kann, und bei Nichtüberhitzung durch entsprechende elektrische Energiespeicher ( CAP" s ) auch eine sehr atraktive kurzzeitige Leistungsflexibilität besitzen kann, soll hier als abschließende Beispiele zu möglichen Betriebsweisen noch erwähnt werden. Hierfür könnten die vorhandenen VDKW erfindungsgemäß z.B. auch zwischenzeitlich als Kompressoren, bzw. zum Beschleunigen als Gasdruckmotoren verwendet werden. Die Regulierung von Durchflussmengen z.B. durch eine Steuerung von Ventilöffhungszeiten und oder durch Drosselklappen ist nach beliebigen Kriterien, bei beliebigen Funktionen erfindungsgemäß zur Betriebsführung vorgesehen.

7-beispielhafter Aufbau eines DTP-Flugzeugtriebwerkes

Bei Antriebsmaschinen für bzw. in Flugzeugtriebwerken ist im allgemeinen eine hohe Leistungsdichte sowie ein niedriges Leistungsgewicht, aber oft auch eine gute Regelbarkeit, als auch ein möglichst unanfalliger ( robuster ) Aufbau erforderlich. Zudem wird der Antrieb in der Regel über die Kraftwirkung bei der Erzeugung von Luftströmen ausgeübt, da das Abstoßen

zw. jκ.emuvDescnieunigen von es örpern ür ie a gemeine erwen arκeit e er problematisch ist ( z.B. Kanonenprinzip oder Ionenantrieb ). Dies ist ein Merkmal dafür dass, wenn anfallige Getriebekomponenten vermieden werden sollen, die DTP-Maschine VDKW-A Einheiten enthalten sollte die von sich aus schon hohe Drehzahlen ausfuhren. Die teilweise Verwendbarkeit einer DTP-Antriebsmaschine als Strahltriebwerk, das nicht größere Materialmengen ( z.B. Wasserdampf) abgibt, ist z.B. durch das folgende Beispiel zu realisieren. Grundlage für die technische Zweckmäßigkeit einer solchen Maschine ist die Tatsache dass, die über die Hitze ( Volumen ) des, von einem konventionellen Strahltriebwerk abgegebenen Gases erzeugte Antriebsleistung deutlich kleiner sein kann, als die von einer DTP-Maschine durch die Wärme erzeugbare Antriebsleistung, alleine durch einen zusätzlichen kalten Luftstrom sein könnte. ( ohne weitere Synergieen in Verbindung mit der Kühlerwirkung ) Die in einer beispielhaften Realisierung enthaltene DTP -Verbrennungskraftmaschine wäre dazu beispielsweise von der auch zusätzlichen DTP-Dampfinaschine räumlich zu trennen. Es werden in diesem Beispiel HKM AKM Kombinationen, die in Anlehnung an die Ausfuhrungsbeispiele 4b) und 4a) aufgebaut sind verwendet. Der Wärmetauscher im UDK der DTP- Verbrennungskraftmaschine erhitzt ein niedertemperatur Dampfmedium. Die Durchströmung sollte dabei beispielsweise so groß sein, dass das Dampfmedium im UDK nicht zu hoch erhitzt wird, da ansonsten ein anderer Aufbau erforderlich würde.( mindestens ein weiterer Wärmetauscher zum zweckmäßigen Betrieb erforderlich ) Der so erzeugte Dampf durchströmt in diesem Beispiel eine Turbinenstufe ( VDKW-AK Funktion ) bevor er kontinuierlich in den, unterhalb der vordersten Flügelkannte, längs zum Flügel, in dessen Form integriert angebrachten UDK strömt. Dieser wird dabei durch die dort vorbeiströmende Luft gekühlt, die durch ihre Erwärmung bzw. Ausdehnung zusätzlichen Auftrieb und ggf. geringere Oberflächenstrom- widerstände erzeugen kann. Das in dem UDK entstehende Kondensat kann in flüssiger Form ebenfalls durch eine Turbine oder andersartige Pumpen in den HDE, also den UDK der DTP- Verbrennungsmaschine eingepresst werden. Die Antriebsleistung beider DTP-Maschinen steht nun zusätzlich noch z.B. zum Betrieb einer luftfördernden Turbine, bzw. für mindestens ein zweites Strahltriebwerk zur Verfügung. Besondere Aufmerksamkeit muss hierbei jedoch noch den UDK im Flügel geschenkt werden, da das Abführen des Kondensates mit Hilfe der Schwerkraft in einem Flugzeug nur bedingt möglich ist. Die möglichst direkte Zuführung auf die innenliegenden Kühlflächen ist hierbei ebenso ratsam, wie das Vermeiden von der Rückführung noch nicht kondensierter Gase. Wenn man diesen UDK beispielsweise in viele, längs zum Flugzeugrumpf ausgerichtete Einzelabschnitte aufteilt, das Gas in den vorderen Teil des UDK einlässt, und dieser zugleich als Ausgleichsbehälter funktionierend mit Kondensat gefüllt ist, kann man mit von Vorne zur Mitte des UDK verlaufenden Rohren in Schräglagen, Steil- bzw.

. rziiugcii öicib r υii ensa en ne men, un ies zu em o o vo eizen. Eine zusätzliche Abführung von dennoch aufgenommenen Dampfbläschen, kann den Schutzmerkmalen nach z.B. über einen seperaten Abscheider abgeführt werden. Auch ein lage- oder medienadaptives Ventilsystem wäre erfindungsgemäß ebenso wie, z.B. Richtungsvariierende Kapilargefäßstrukturen zur Lösung dieses UDK Problems, dass ebenso in der Schwerelosigkeit auftreten würde verwendbar. Es ist den Schutzmerkmalen nach erfindungsgemäß vorgesehen, dass z.B. die zwei DTP-Stufen in einem gemeinsamen Aufbau, z.B. im Rahmen eines einzigen Strahltriebwerkes miteinander kombiniert werden können.

-Abschnitt 8-abschließende Informationen zur Lizenzvergabe:

Die Lizenzentgelde werden auf Anfrage hin nach sachlichen Kriterien einheitlich, in dem Verwendungszweck angemessener Höhe ( Entwicklungsleistung, Gerätestückleistung, Rentabilität und oder Wohltätigkeit ) ermittelt, und werden demnach ausgewogen und gerecht festgelegt. Pauschale Zeitlizenzen werden wegen Unsachlichkeit und der Gefahr ungerechter Kostenzuteilung abgelehnt. Allgemein gilt, dass die Lizenzgebüren zu Anfang der Patentlaufzeit niedrig sind, und ab der ersten Gerätelizenz, von dem Startniveau ausgehend für den Lizenznehmer nach Mengenrabattgesichtspunkten ( Gerätestückleistungsabhängig ) verbilligt werden. Zudem steigen die Einstiegslizenzgebüren bis zur Hälften der Patentlaufzeit, zur Kompensation von frühzeitigen Entwicklungsleistungen deutlich an ( auf das Doppelte ), und laufen von dort aus zum Ende der Patentlaufzeit hin wieder auf ihren Anfangswert zu. Die Lizenzgebüren sind in der zweiten Hälfte der Patentlaufzeit, unabhängig von der Produktionsmenge in keinem Fall höher als die zeitgleichen Einstiegslizenzgebüren. Produktionen bzw. Produktionschargen zur renditeschwachen bzw. verbilligten Verwendung in strukturschwachen Regionen sowie zur Notstandsbekämpfung werden, gemessen am Renditeniveau der Produktion durch erhebliche Reduzierung der Lizenzentgelde, bis hin zu deren möglichen Wegfall unterstützt. Zur Einordnung und Bekanntgabe der jeweiligen Lizenzentgeldbzw. Rabattregelung ist ein Auskunftsformular über die genannte, rechtskräftige Vertretung des Erfinders zu beziehen, und wiederum über diese zuvor einzureichen.