DE3811877A1 - Waermekraftmaschine fuer fluessige oder gasfoermige brennstoffe oder daempfe - Google Patents

Waermekraftmaschine fuer fluessige oder gasfoermige brennstoffe oder daempfe

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DE3811877A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/14—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
    • F02C3/16—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant
    • F02C3/165—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant the combustion chamber contributes to the driving force by creating reactive thrust

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Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine gemäß Hauptanspruch, bei der Rückstoßtriebwerke einen Drehkörper in Rotation versetzen; dabei können zum Betrieb der Triebwerke sowohl Dämpfe als auch flüssige oder gasförmige Brennstoffe ein­ gesetzt werden.
Zu den bekannten Wärmekraftmaschinen für flüssige oder gasförmige Brennstoffe oder Dämpfe zählen Kolbendampfmaschinen, Dampfturbinen, Gasturbinen, Ottomotoren, Dieselmotoren und Kreiskolbenmotoren. Außerdem sind Raketentriebwerke und Staustrahl­ triebwerke zu nennen.
Während Raketentriebwerke und Staustrahltriebwerke keine Rotationsenergie abgeben, sind die übrigen Wärmekraftmaschinen auf die Abgabe von Rotations­ energie ausgelegt.
Sofern es sich um Wärmekraftmaschinen handelt, die nach dem Kolbenprinzip arbeiten, sind als Nach­ teile die Kolbenreibung mit dem Zwang zur intensi­ ven Schmierung, die Ungleichförmigkeit der Kolben­ bewegung, der schädliche Raum und die Notwendig­ keit des Einsatzes von Ventilen zu nennen. Außer­ dem muß die ungleichförmig lineare Bewegung in eine Drehbewegung umgewandelt werden.
Wärmekraftmaschinen, bei denen Turbinen zum Ein­ satz kommen, sind mit Profilverlusten, Wandver­ lusten und Undichtigkeitsverlusten behaftet, die besonders auf der energieabgebenden Seite nachtei­ lig sind.
Mit der Erfindung soll vorrangig erreicht werden, daß die lineare Rückstoßkomponente von Triebwerken in Rotationsenergie umgesetzt wird. Hierbei sollen keine Kolben und Turbinen für die Energiewandlung und Energieübertragung eingesetzt werden. Dadurch entfallen die genannten Nachteile der Kolbenma­ schinen und Turbinen auf der energieabgebenden Seite des thermodynamischen Prozesses.
Ein solches erfindungsgemäßes Gerät läßt sich als Wärmekraftmaschine in Heizkraftwerken zur Erzeu­ gung von Heizenergie und elektrischer Energie (Kraft-Wärmekopplung) einsetzen. Außerdem eignet sich das Gerät als Motor für Fahrzeuge.
Es sind mehrere Ausführungsformen von Wärmekraft­ maschinen nach den Patentansprüchen denkbar. Ins­ besondere bei Verwendung von Dampf zum Betrieb der Rückstoßtriebwerke ergeben sich andere Konstruk­ tionsmerkmale als bei Verwendung von Brennstoffen.
Ein Beispiel einer Wärmekraftmaschine für gasför­ mige Brennstoffe nach den Patentansprüchen wird an Hand der Figuren erläutert; es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gerät in Rich­ tung Rotationswelle
Fig. 2 einen Schnitt durch das Gerät in der Ebene der Rückstoßtriebwerke
Fig. 3 einen Schnitt durch das Gerät in der Ebene des Kühlkörpers.
Durch Inbetriebnahme des Turboverdichters (4) wird der gasförmige Brennstoff zusammen mit der Ver­ brennungsluft angesaugt. Das verdichtete Gemisch wird über die Zuleitung (6) dem Triebwerk (2) zu­ geführt. In der Brennkammer wird das Gemisch pie­ zoelektrisch gezündet. Der Zündvorgang ist nur beim Start der Maschine erforderlich.
Die heißen Abgase treten mit Überschallgeschwin­ digkeit aus den Düsen der Brennkammern aus und erzeugen eine Rückstoßkraft, die auf den Drehkör­ per (1) wirkt.
Zur Kühlung der heißen Zone des Drehkörpers an der Verbindungsstelle zwischen Drehkörper und Trieb­ werk ist ein Kühlkreislauf vorgesehen, der aus einem kühlmitteldurchströmten Kühlkörper (5), den Verbindungsleitungen (7; 8) und einem Hohlraum (9) besteht.
Die Kühlflüssigkeit wird im Hohlraum (9) erhitzt und dadurch leichter. Das schwerere und kältere Kühlmittel wird durch die Fliehkraft an die Peri­ pherie des Kühlkörpers (5) gedrängt und treibt die im Hohlraum erhitzte, leichtere Kühlflüssigkeit in Richtung Rotationsachse. Von dort fließt sie in den Kühlkörper und wird durch Abkühlung wieder schwerer.

Claims (3)

1. Wärmekraftmaschine für flüssige oder gasförmige Brennstoffe oder Dämpfe dadurch gekennzeichnet, daß an einem Drehkörper (1) Raketentriebwerke (2) oder Staustrahltriebwerke oder andere Rückstoßtriebwer­ ke oder Laval-Düsen angebracht sind, bei denen die ausströmenden Dämpfe oder heißen Abgase eines Ver­ brennungsprozesses tangential wirksame Rückstoß­ kraft erzeugen, wodurch der Drehkörper in Rotation versetzt wird.
2. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Maschinen für flüssige und gasförmige Brenn­ stoffe eine Verdichtung des zu verbrennenden Medi­ ums oder des Brennstoff-Luftgemisches oder der Verbrennungsluft mittels eines Turbo-Verdichters (4) oder Ventilators oder anderen Verdichters er­ folgt, der in der Hohlwelle des Drehkörpers oder im Drehkörper oder am Drehkörper angebracht ist.
3. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse des Drehkörpers oder am Drehkörper ein flüssigkeitsdurchströmter Kühlkörper (5) ange­ bracht ist, mit dem eine Kühlung der Triebwerke oder der heißen Zonen des Drehkörpers bewirkt wird, wobei der Umtrieb des Kühlmittels mindestens teilweise durch Fliehkraft bewirkt wird.
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