DE2425331A1

DE2425331A1 - Vorrichtung zur erzeugung von hochdruck-heissgas

Info

Publication number: DE2425331A1
Application number: DE19742425331
Authority: DE
Inventors: Ryosaku Sawada
Original assignee: HANSHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: HANSHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1974-05-25
Publication date: 1975-04-10
Also published as: FR2232737B1; JPS5013741A; BR7404627D0; FR2232737A1; DD111981A5; IT1014292B; US3977185A

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruck-Heißgas Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruck-Heißgas und betrifft insbesondere eine derartige Vorrichtung, die in ihrem Aufbau sehr einfach ist und mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, uni Dampf oder äbnll ches Hoch;lruck-Heißgas zur Vexwendung in Dampfturbinen, Dampfmaschinen, Brennkraftmaschinen oder Heizsystemen zu erzeugen.
Dampf oder sonstige Hochdruck-Heißgase dienen als Druck- und Wärmequellen in Dampfturbinen, Dampfmaschinen, Brennkraftmaschinen und allgemeinen Heizsystemen. Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Erzeugung derartiger Gase vorgeschlagen worden, die jedoch in ihrem Aufbau kompliziert und zur Erzielung eines gleichmäßigen und störungsfreien Betriebs nicht vollständig geeignet sind. Viele der früheren Vorrichtungen sind außerdem leistungsschwach und haben den Nachteil, daß sie Verunreinigungen erzeugern, was Probleme der atmosphärischen Verschmutzung nach sich zieht.
Erfindungsgemäß ist ein von einem geeigneten Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, angetriebener Rotor in- einer Brennkammer angeordnet wobei der Rotor einen Abschnitt zur Aufnahme eines KraftstoIf-Luft-Gemisches aufweist, der mit mindestens einer Kraftstoff-Luft-Ansaugöffnung und einer geeigneten Zündeinrichtung zusammenarbeitet, wodurch der Rotor angetrieben wird und die heißen Verbrennungsgase einer mit der Brennkammer in Verbindung stehenden inneren FQai3mer zuführt. Der Rotor kann dabei mit einem oder mehreren Abschnitten zur Aufnahme wenn stens von Luft, Wasser, einem Katalysator oder dergleichen von einer oder mehreren geeigneten Ansaugöffntzgen versehen sein, die mit der Brennkammer oder einer oder mehreren zusätzlichen Arbeitskamjrn in Verbindung stehen.
Wird zusätzliche Luft zugeführt, so kann diese - zu einem geeigneten Zeitpunkt vor oder nach dem Eintritt des verbrannten Kraftstoff-Luft-Gemisches in die innere Kammer - freigelassen werden, so daß selbst ein Kraftstoff-Luft- Gemisch hoher Konsentration verbrannt werden kann, ohne daß Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffe übrig bleiben.
Erfindungsgemäß läßt sich ferner das Volumen des zu zündenden Kraftstoff-Luft-Gemisches vermindern, so daß die bei hoher Temperatur erzeugten Stickstoffoxyde weitgehend reduziert werden, dadurch die vollständige Verbrennung gefördert und die Emission von Verunreinigungen verhindert wird. Daher ist die vorliegende Erfindung in der Lage, Hockdruck-Heißgas mit hohem thermischen Wirkungsgrad und frei von Verunreinigungen zu erzeugen.
Wird gleichzeitig Wasser oder Alkohol verwendet und dem erfindungsgemäßen Rotor zugeführt, so wird Dampfdruck zur Verfügung gestellt, oder der aus der Zerlegung des Wassers sich ergebende Wasserstoff und Sauerstoff können zur Wiederverbrennung verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung, die nicht zu dem Typ mit externer Verbrennung gehört, vorgesehen, die das Hochdruck-Heißgas wirksam und wirtschaftlich ausnützt, da Wärmeverluste beispielsweise von Flammrohren ausgeschlossen sind.
Erfindungsgemäß ist ferner die innere Kammer, die das Hochdruck-Heißgas von dem Rotorabsohnitt für das Kraftstof-Luft-Gemisch aufnimmt, mit einer oder mehreren geeigneten Arbeitskammern versehen von denen jede einen Rotor aufnimmt, der in dichtem Gleitkontakt mit der Umfangswand der jeweiligen Arbeitskammer wie in der Brennkammer steht. Jeder Rotor kann dabei separat von einem geeigneten Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben seü, wobei eine geeignete herkömmliche Getriebeanordnung oder dergleichen oder eine herkömmliche Motdr-Steueranordnung vorgesehen ist, uni die richtige Synchronisation zwischen der Drehung des Rotors in der Brennkammer und den einzelnen Rotoren in den jeweiligen hrbeitskammerns sicherzustellen.
Erfindungsgemäß kann ferner ein einzelner Antrieb, etwa ein einzelner Elektromotor, dazu dienen, die einzelnen Rotoren synchron anzutreiben, wobei ein geeignetes konventionelles Motorsteuersystem dazu verwendet wird, inn die Drehzahlen des Motors und der Rotoren selektiv zu steuern.
Während zusätzliche Luft, Wasser, ein Katalysator oder dergleichen der Brennkammer zugeführt werden kann, ist es erfindungsgemäß ferner möglich, zusätzliche Luft oder dergleichen auch der jeweiligen Arbeitskammer bzw. den Arbeitskammern über eine oder mehrere Einlaßöffnungen zuzuführen., wobei der in der jeweiligen Arbeitskammer angeordnete Rotor mit einem entsprechenden Abschnitt zur Aufnahme der Luft bzw. der sonstigen Mediums versehen ist. Die in den einzelnen Arbeitskammern angeordneten Rotoren werden über geeignete herkömmliche Anbriebe,beispielsweise einen oder mehrere Elektromotoren, betrieben; sobald der Abschnitt zur Aufnahme der Luft bzw. des sonstigen Mediums mit dem heißen Verbrennungsgas in der inneren Kammer in Berührung kommt, wird ein von Verunreinigungen freies Hochdruck-Heißgas, daß das Verbrennungsgas und die zusätzliche Luft enthält, oder, falls Wasser zugeführt wird, ein Dampf erzeugt, der aus der Berührung des Verbrennungsgases mit dem zugeführten Wasser resultiert.
Die Tatsache, daß zusätzliche Luft, Wasser oder dergleichen der ArbeitskazJmer unabhängig von der Brennkammer zugeführt wird, weist einen Vorteil insofern auf, als die zusätzliche Luft, das Wasser oder dergleichen in Mengen zugeführt werden können, die mit der Menge des Verbrennungsgases aus der Brennkammer variabel sind.
Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochdruck-Heißgases zu schaffen, die die Nachteile und Mängel entsprechender Vorrichtungen nach dem Stand der Technik vermeidet und die dabei vorzugsweise in ihrem Aufbau sehr einfach ist und mit hohem Wirkungsgrad ohne Emission von Verunreinigungen arbeitet.
Erfindungsgemäß wird dazu eine Vorrichtung geschaffen, die eine Brennkammer und einen darin angeordneten zylindrischen Rotor aufweist, wobei der Rotor in gleitendem Kontakt mit der Umfangs-T;and der Brennkammer steht, so daß das umlaufende Element gleich mäßig und störungsfrei arbeitet. Der Rotor weist dabei an seiner Mantelfläche eine Vertiefung auf, die ein aufgenommenes Kraftstoff-Luft- Gemisch bei Drehung des Rotors hermetisch dicht festhält. Der drehbare Rotor ist dabei derart vorgesehen,c8ß er sis eine Art von Ventil wirkt und dadurch die Verwendung komplizierter Ventileinrichtungen überflüSsig macht. Außer der Brennkammer ist eine weitere, damit in Verbindung stehende Kammer vorgesehen, wobei in der letzteren Kammer zusätzliche Luft und/oder Wasser mit dem Verbrennungsgas aus der Brennkammer in Berührung gebracht werden kann.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotors; Fig. 3 einen fragmentarischen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer modifizierten Ansaugöffnung für das Kraftstoff- Luft-Gemisch; Fig. 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausftihrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Brennkammer und der Rotor abgeändert sind; Fig. 5 und 6 Querschnitte längs den Linien A-A bzw. B-B nach Fig. 4; Fig. 7 bis 10 Querschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, in denen bei mindestens einer Arbeitskammer eine mit der Brennkammer verbundene Kammer vorgesehen ist; und Fig. 11 und 12 perspektivische Darstellungen von abgeänderten, erfindungsgemäßen Rotoren.
Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 mit einer darin angeordneten Brennkammer 2 und einen horizontal liegenden zylindrischen Rotor 3 mit einer zentrischen Welle 4. Die Mantel- oder Umfangsfläche 6 des Rotors 3 steht in hermetisch dichtem Gleitkontakt mit der Umfangswand 5 der Brennkammer 2. Der Rotor 3 weist einen Abschnitt 7 zur Aufnahme eines Kraftstoff-Luft-G2misches in Form einer Aussparung auf, die in seiner Umfangsfläche 6 geformt ist. Eine Luftansaugöffnung 8 und eine Kraftstoff-Ansaugöffnung 9 bilden Einlässe für die das Kraftstoff-Luft-Gemisch bildenden Stoffe. Mit 10 ist eine Zündungsöffnung bezeichnet, mit 11 eine Auslaßöffnung. Die Öffnungen 10 und 11 sind in der Umfangswand 5 längs der Bewegungsbahn des Aufnahmeabschnitts 7 angeordnet. Der Abstand zwischen der Luftansaugöffnung 9 und der Zündungsöffnung 10 sowie der Abstand zwischen der Kraftstoff-Ansaugöffnung 9 und der Zündungsöffnung 10 sind 3eweils größer als die Abmessung des Abschnitts 7 in Umfangsrichtung des Rotors 3.
Gemäß Fig. 2 ist die Umfangsfläche 6 des Rotors 3 in der Nlihe des Aufnahmeabschnitts 7 mit einem weiteren Abschnitt 12 zur Aufnahme von zusätzlicher Luft versehen, wobei der Abschnitt 12 derart konstruiert ist, daß er mit der Luftansaugöffnung 9 in Verbindung treten kann. Ferner ist in der Unfangsf1äche 6 unabhängig von den Abschnitten 7 und 12 ein weiterer Abschnitt 13 zur Aufnahme von Wasser vorgesehen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an einem Teil der Umfangswand 5 en-tsprechend der Bewegungsbahn des die zusätzliche Luft aufnebmenden Abschnitts 12 eine Auslaßöffnung 11a vorgesehen, während an anderen Stellen der Umfangswand 5 entsprechend der Bewegungsbahn des Wasser-Aufnahmeabschnts 13 eine Wasser-Zuführöffnung 14 und eine Auslaßöffnung 11b angeordnet sind.
An das Gehäuse 1 ist ein Gehäuse 21 mit einer inneren Kammer 20 angeformt, die mit der Brennkammer 2 über eine Öffnung 22 derart verbunden ist, daß sie mit dem Aufnahraeabschnitt 7 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch, dem Aufnahmeabscinitt 12 2 für die zusätzliche Luft und dem Wasser-Aufnahmeabschnitt 13 in Verbindung tritt und ein Hochdruck-Heißgas aufnimmt. Die Kammer 20 ist mit einem Auslaß 23 versehen, um das Hochdruck-Heißgas einer Turbine oder einer sonstigen Verwendungsstelle zuzuleiten.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 arbeitet folgendermaßen. Der Rotor 3 wird in Richtung des in Fig. 1 gezeigten PfeilsR durch einen geeigneten Antrieb, beispielsweise einen herkömmlichen (nicht gezeigten) Elektromotor, in Drehung versetzt und bringt dabei den Aufnahmeabschnitt 7 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch zunächst mit der Luftansaugöffnung 8 in der Umfangswand 5 und dann mit der Kraftstoff-Ansaugöffnung 9 in Fluchtung, wobei dem Äufnahmeabschnitt 7 Luft und Kraftstoff zugeführt werden und ein Kraftatoff-Luft-Gemisch bilden. Das Gemisch füllt dabei den Abschnitt 7 im komprimierten Zustand.
Aus der Luftansaugöffnung 8 wird ferner zusätzliche Luft dem Aufhahmabsehnitt 12 zugeführt. Bei weiterer Drehung des Rotors 3 durch den (nicht gezeigten) Antrieb erreicht der Aufnahmeabschnitt 7 die Zündungsöffnung 10, wobei das Gemisch gezUndet wird und zu einem Verbrennungagas mit hoher Temperatur und hohem Druck verbrennt. Bei weiterer Drehung des Rotors 3 erreicht der Aufnahmeabschnitt 7 die Verbindungsöffnung 22 und gibt das Verbrennungsgas an die Rammer 20 ab, Während der Drehung des Abschnitts 7 zurück zur Luftansaugöffnung 8 entweicht etwaiges zurückgeführtes Verbrennungsgas oder verbliebenes Gas in dem Abschnitt 7 durch die mittlere Auslaßöffnung 11, woraufhin der Abschnitt 7 wieder für den nachfolgenden Luftansaugvorgang bereit ist. Mit der Rückkehr des Aufnahmeabschnitts 7 zur Ansaugöffnung 8 ist ein Zyklus beendet. Das aus der Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Aufnahmeabschnitt 7 resultierende Verbrennungsgas arbeitet also so, daß sich dieser Zyklus wiederholt.
während des genannten einen Zyklus wird, wie bereits beschrieben, Luft in den Aufnahmeabschnitt 12 für zusätzliche Luft in dem Rotor 3 eingeleitet, so daß bei weiterer Drehung des Rotors 3 die Luft durch die Verbindungsöffnung 22 zwischen der Brennkammer 2 und der Kammer 20 in die letztere geleitet wird. Der Kammer 20 läßt sich also Frischluft in einem gewünschten Zeitpunkt vor oder nach der Einleitung des heißen Hochdruck-Verbrennungsgases zuführen. Ob die zusätzliche Luft vor oder nach der Einleitung des Verbrennungsgases der Kammer 20 zugeführt wird, hängt davon ab, ob der Aufnahmeabschnitt 12 für die zusätzliche Luft in Drehrichtung des Rotors 3 vor oder hinter dem Aufnahmeabschnitt 7 angeordnet ist. Um die Dauer der Zuführung der zusätzlichen Luft zu verlängern, kann der Abschnitt 12 in Umfangsrichtung des Rotors 3 länglich gestaltet sein. Das von der Verbindungsöffnung 22 in den Luftaufnahmeabschnitt 12 gelangende Gas wird durch die Auslaßöffnung 11a abgesaugt, wodurch der Luftaufnahmeabschnitt 12 für die nachfolgende Luftaufnahme von der Luftansaugöffnung 8 vorbereitet wird.
Das Wasser, das während des vorhergehenden Zyklus aus der Wasser-Zuführöffnung 14 dem Wasser-Aufnahmeabschnitt 13 in dem Rotor 3 zugeleitet wird, wird bei Drehung des Rotors 3 durch die Verbindungsöffnung 22 in die Kammer 20 entlassen, so daß das Wasser mit dem heißen Verbrennungsgas in Berührung kommt und Dampf erzeugt wird. Das aus der Öffnung 22 in den Abschnitt 13 gelangende Gas wird an der Öffnung lib abgesaugt, so daß der Wasser-Aufnahmeabschnitt 13 zur nachfolgenden Aufnahme von Wasser an der Wasser-Zuführöffnung 14 vorbereitet wird.
Das in der Kammer 20 so erzeugte Hochdruck-Heißgas wlravom -Auslaß 23 der Kammer 20 einer Dampfturbine oder Dampfmaschine zugeführt oder für die verschiedensten Anwendungen, beispielsweise zu Heizzwecken, verwendet.
In dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Luftansaugöffnung 8 und die Kraftstoffansaugöffnung 9 als Einlässe für die das Kraftstoff-Luft-Gemisch bildenden Stoffe getrennt vorgesehen; das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist insofern eine unterschiedliche Bauweise avf, als eine Kraftstofföffnung 19 nicht in der Umfangswand 5 der Brennkammer 2 geformt sondern mit einer Luftansaugöff nung 18 kombiniert ist, so daß von der Ansaugöffnung 18 ein komprimiertes Kraftstoff-Luft-Gemisch zuführbar ist.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 ist ferner der Rotor 3 zylindrisch; dem-gegenüber hat der Rotor 3' in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 6 die Form einer Scheibe mit vertikal verlaufender zentrischer Welle 4'. Die Umfngsfläche 6' des Rotors 3' sowie die oberen und unteren Flächen 16 und 17 stehen in gleitendem Kontakt mit der Umfangswand 5' bzw. den oberen und unteren Wänden 5" und 5l' der Brennkammer 2'. Durch den scheibenförmigen Rotor 3' verlaufen ein Abschnitt 7' zur Aufnahme des Kraftstoff-Luft-Gemisches, ein Abschnitt 12' zur Aufnahme zusätzlicher Luft und ein Wasser-Aufnahme-Abschnitt 13'. Der Abschnitt 7' für das Gemisch ist so konstruiert, daß er mit einer Ansaugöffnung 8', dann mit einer Kraftstoff-Ansaugöffnung 9' und danach mit einer Zündungsöffnung 10' in Verbindung tritt, wobei diese Öffnungen in der oberen Wand 5" der Brennkammer 2' geformt sind. Der Abschnitt 12 zur Aufnahme zusätzlicher Luft ist so angeordnet, daß er mit einer weiteren Luftansaugöffnung 8', dem Aufnahmeabschnitt 13 und einer Wasser-Zuführöffnung 14 in Verbindung treten kann. Alle diese Aufnahmeabschnitte gelangen mit der Kammer 20 in Verbindung, wenn sie an die Stelle der Öffnung 22 gebracht werden. Nachdem Gas über die Auslaßöffnungen 11', 11a und leib' abgesaugt worden ist, wiederholt sich der gleiche Zyklus wie in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3.
Erfindungsgemäß kann der Abschnitt 7 zur Aufnahme des Kraftstoff-Luft-Gemisches derart geformt sein, daß die Abgabe des heißen Verbrennungsgases erleichtert aber das Rückströmen des Gases verhindert wird, wobei in diesem Fall die Auslaßöffnung 11 eggelassen werden kann. Weist die zentrische Welle 4 des Rotors 3 eine hohle Bauweise zur Aufnahme von Wasser oder Luft auf, so läßt sich der Rotor 3 in einfacher Weise kühlen. Falls die Luftansaugöffnung 8 und die I(raftstoff-Ansaugöffnung 9 zur Zuführung dieser Stoffe separat vorgesehen sind, kann der Rotor 3 mindestens zwei Gemisch-Aufnahmeabschnitte 7 aufweisen, die jeweils mit Kraftstoff-Ansaugöffnungen 9a (die in Fig. 11 strichpunk-tiert angedeutet sind) in Verbindung treten, oder ein Aufnahmeabschnitt 7 kann so eingerichtet sein, daß er mit mindestens zwei Kraftstoff-Ansaugöffnungen 9b gemäß Fig. 12 zusammenarbeitet. Bei dieser letzteren Bauweise wird der Kraftstoff abwechselnd von zwei Öffnungen eingespritzt, wodurch sich das Intervall der Kraftstoffeinspritzung durch die einzelnen Kraftstoff-Ansaugöffnungen 9a oder 9b mindestens verdoppeln läßt. Diese letztere Anordnung dient auch dazu, mögliche Verzögerungen in der Kraftstoffeinspritzung dann, wenn der Rotor mit hoher Drehzahl läuft, zu beseitigen und dadurch sicherzustellen, daß die Einspritzung stets zeitlich genau erfolgt; die Anordnung läßt sich unabhängig davon verwenden, ob der Rotor zylindrisch oder scheibenförmig gestaltet ist.
Erfindungsgemäß kann, wie in Fig. 7 bis 10, eine geeignete Anzahl von Arbeitskammern für die Kammer zur Aufnahme des Hochdruck-tIeißgases aus dem Gemisch-Aufnahmeabschnitt 7 vorgesehen sein.
Gemäß Fig. 7 is-t an das Gehäuse 21 mit der Kammer 20 ein Gehäuse 31 einteilig angeformt, das eine über eine Öffnung 34 mit der Kammer 20 in Verbindung stehende innere Arbeitskammer 32 aufweist. Wie die Brennkammer 2 enthält auch die Kammer 32 einen Rotor 33, der mit ihren Umfangswänden in hermetischem gleitenden Kontakt steht. Der Rotor 33 weist einen Wasser-Aufnahmeabschnitt 35 auf, für den in dem Gehäuse 31 eine Wasser-Zuführöffnung 36 und eine Auslaßöffnung 37 angeordnet sind.
Bei Drehung des Rotors 33 durch einen geeigneten herkömmlichen (nicht gezeigten) Antrieb erreicht der Wasser-Aufnahmeabschnitt 35 zyklisch die Öffnung 34, wobei Wasser in die Kammer 20 geleitet und in Berührung mit dem heißen Verbrennungsgas gebracht wird. Das aus dieser Berührung zwischen dem Wasser und dem Verbrennungsgas entstehende Hochdruck-Heißgas erzeugt Dampf, der über den Auslaß 23 der Kammer 20 an eine Stelle geleitet wird, wo er verwendet wird. Ist die Wasser-Zuftilirkammer 32 an der Kammer 20 angebracht, so braucht der Rotor 3 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht mit dem Wasser-Aufnahmeabschnitt 13 versehen zu sein.
Der Rotor 33 kann mehrere Aufnahmeabschnitte aufweisen; demgegenüber zeigt Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem an das Gehäuse 21 mit der Kammer 20 zwei Gehäuse 41 und 51 einstückig angeformt sind, die jeweils über Öffnungen 44 bzw. 54 mit der Kammer 20 in Verbindung stehende innere Arbeitskammern 42 bzw. 52 umfassen. Die der Brennkamner 2 nähere Arbeitskammer 42 dient zur Zuführung von zusätzlicher Luft, während die von der Brennkammer 2 weiter entfernte andere Arbeitskammer 52 zur Zuführung von Wasser dient. In den Kammern 42, 52 ist jeweils ein Rotor 43 bzw. 53 angeordnet, wobei diese Rotoren von einzelnen synchronisierten (nicht gezeigten ) Antriebsmotoren oder von einem einzelnen (ebenfalls nicht gezeigten) Antriebsmotor, an den die Rotoren über eine herkömmliche Transmission angeschlossen sind, betrieben werden. Die Rotoren 43, 53 sind mit geeigneten Luft- bzw. Wasser-Aufnahmeabschnitten 45, 55, Luft- bzw. Wasser-Zuführöffnungen 46 bzw. 56 sowie Auslaßöffnungen 47 bzw. 57 versehen. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 braucht der Rotor 3 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht mit Aufnahmeabschnitten 12, 13 für zusätzliche Luft bzw.
Wasser versehen zu sein.
In alternativer Form kann gemäß Fig. 9 und 10 die Kammer zur Aufnahme des Verbrennungsgases aus dem Gemisch-Aufnahmeabschnitt 7 zwei Räume 20 und 20' umfassen, die von Gehäusen 21 bzw. 21' gebildet werden und, wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich, miteinander in Verbindung stehen. Die Räume 20 und 20' sind jeweils mit einer geeigneten Anzahl von Arbeitskammern versehen.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist der von der Brennkammer 2 abgewandte Raum 20' mit einer Arbeitskammer 32 versehen, in der ein mit ihrer Umfangswand in hermetisch dichtem Kontakt stehender Rotor 33 enthalten ist.
In dem AusführunFsbeispiel nach Fig. 10 dient die für den Raum 20 vorgesehene Arbeitskammer 42 zur Zuführung von Luft, während eine Arbeitskammer 52 für den Raum 20' zur Zuführung von Wasser dient.
Beide Ausführungsbeispiele nach Fig. 9 und 10 erzielengute Ergebnisse, wobei -das Hochdruck-Heißgas bei diesen AufUhrungsformen aus dem von der Brennkammer abgewandten Raum 20' über einen Auslaß 23 an eine geeignete Verwendungsstelle abgeleitet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau steht der Rotor 3 für das Kraftstoff- Luft-Gemisch in gleitendem Kontakt mit der Umfangswand der Brennkammer 2, und da der Rotor 3 kreisförmig und die Brennkammer 2 entsprechend gestaltet sind, ist eine störungsfreie, gleichmäßige Drehung gewährleistet. Der Abschnitt 7 zur Aufnahme des Kraftstoff-Luft-Gemisches ist ferner so angeordnet, daß er an der Stelle der gleitenden Berührung zwischen dem Rotor 3 und der Brennkammer 2 in Fluchtung mit den Ansaugöffnungen 8 und 9 zur Bildung des Kraftstoff-Luft-Gemisches oder mit der Gemisch-Ansaugöffnung 18 gelangt, wodurch gewährleistet ist, daß der Rotor 3 das Kraftstoff-Luft-Gemisch während der Drehung hermetisch dicht festhält. Da der an einem Teil des Rotors 3 geformte Abschnitt 7 zur Aufnahme des Kraftstoff-Luft-Gemisches nur dann geöffnet wird, wenn die Ansaugöffnungen mit ihm in Verbindung treten, im übrigen jedoch durch den gleitend Kontakt zwischen dem Rotor 3 und der Umfangswand 5 bzw. den oberen und unteren Wänden 5', 5" (Fig. 4) geschlossen ist, wirkt der sich drehende Rotor 3 selbst als eine Art von Ventil, wodurch sich die Verwendung komplizierter Ventileinrichtungen erübrigt und der gesamte Aufbau vereinfacht.
Hat die Kammer 20 zur Aufnahme des Hochdruck-Heißgases eine genügend hohe Temperatur erreicht, so daß eine Zündung in der Nähe der Verbindungsöffnung 20 möglich ist, so kann die Zündungsöffnung 10 auch lediglich als Anfangsstufe für die elektrische Zündung dienen. Danach wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Berührung mit dem heißen Teil der Kammer gezündet. Als Zündeinrichtung für die Zündungsöffnung 10 eignen sich hitzespeicherndes Material, piezo-elektri.sche Elemente oder sonstige weitere geeignete Zündeinrichtungen.

Claims

Patentansprüche

1./Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruck-Heißgas, g e -k e n n z e i c h n e t durch ein Gehäuse (1) mit einer darin vorgesehenen Brennkammer (2), eine Einrichtung (8, 9) zur Zuführung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in die Brennkammer, einen in der Brennkammer drehbar angeordneten, angetriebenen Rotor (3), der in hermetischem gleitenden Kontakt mit der Umfangswand (5) der Brennkammer (2) steht, eine in dem Rotor vorgesehene Anordnung (7) zur Aufnahme des Kraftstoff-Luft-Gemisches, eine Einrichtung (10) zur Zündung des in der Aufnahmeeinrichtung (7) aufgenommenen Gemisches zur Erzeugung eines Verbrennungsgases mit hoher Temperatur und hohem Druck, sowie eine mit der BrennkaEmer (2) in Verbindung stehende Einrichtung (20) zur Aufnahme des Verbrennungsgases von der in dem Rotor (3) vorgesehenen Aufnahmeeinrichtung (7).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Einrichtung zur Zuführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches eine Luftansaugöffnung (8) und eine Kraftstoff-Ansaugöffnung (9) umfaßt, wobei die beiden Öffnungen in der Umfangswand (5) der Brennkammer (2) geformt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k en n -z e i c h n e t , daß der Rotor (3) im wesentlichen zylindrisch und die Aufnahmeeinrichtung (7) in dessen Umfangsfläche (6) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Aufnahmeeinrichtung (7) eine in der Umfangsfläche (6) geformte Aussparung bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e -k e n n.z e i c h n e t , daß der Rotor (3) mit einer Einrichtung (12) zur Aufnahme von zusätzlicher Luft von der Luftansaugöffnung (8) versehen ist und daß in der Brennkammer (2) eine Einrichtung (via) zum Absaugen von Verbrennungsgas aus der die zusätzliche Luft aufnehmenden Einrichtung (12) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Einrichtung (12) zur Aufnahme von zusätzlicher Luft eine weitere in der Rotorumfangsfläche (6) vorgesehene und in Abstand von der Einrichtung (7) zur Aufnahme des Kraftstoff-Luft-Gemisches angeordnete Aussparung bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die weitere Aussparung (12) an der Umfangsfläche (6) in Drehrichtung des Rotors hinter der Gemisch-Aufnahmeeinrichtung (7) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die weitere Aussparung (12) an der Umfangsfläche (6) in Drehrichtung des Rotors (3) vor der Gemisch-Aufnahmeeinrichtung (7) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e -k o n n z e i c h n e t , daß eine Einrichtung (14) zur Zuführung von Wasser in die Brennkammer (2) vorgesehen ist, daß der Rotor (3) eine Einrichtung (13) zur Aufnahme des der Brennkammer zugeführten Wassers aufweist und daß in der Brennkammer (2) eine Einrichtung (leib) zum Absaugen des Verbrennungsgases aus der Wasser-Aufnahmeeinrichtung (13) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i chn e t , daß die Wasser-Aufnahme-Einrichtung (13) eine weitere Aussparung in der Rotorumfangsfläche (6) bildet, die in Abstand von der Gemisch-Aufnahmeeinrichtung (7) und der Luft-Aufnahmeeinrichtung (12) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Aussparung (13) für das Wasser an der Umfangsfläche (6) in Drehrichtung des Rotors (3) vor der Gemisch-Aufnahmeeinrichtung (7) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Zuführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches eine einzelne, in der Umfangswand (5) der Brennkammer (2) geformte Öffnung (18) aufweist

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Rotor (3') im wesentlichen scheibenförmig ist und die Einrichtung (7') zur Aufnahme des Kraftstoff-Yauft-Gemisches durch den scheibenförmigen Rotor verläuft.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung (12') zur Aufnahme von zusätzlicher Luft durch den scheibenförmigen Rotor (3') verläuft.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung (13') zur Aufnahme von Wasser durch den scheibenförmigen Rotor (3') verläuft.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Aufnahme des Verbrennungsgases mit hoher Temperatur und hohem Druck eine weitere mit der Brennkammer (2) in Verbindung stehende Kammer (20) umfaßt, die mit einer mit ihr in Verbindung stehende Arbeitskammer (32) mit einem darin angeordneten Rotor (33) versehen ist, wobei der Rotor (33) in hermetischem gleitenden Kontakt mit der Umfangswand der Arbeitskammer (32) steht und synchron zu dem Rotor (3) in der Brennkammer (2) rotiert, wobei ferner die Arbeitskammer (32 mit einer Einrichtung (36) zur Zuführung von Wasser, der Rotor (33) mit einer Einrichtung (35) zur Aufnahme des der Arbeitskammer (32) zugeführten Wassers und die Arbeitskammer (32) mit einer Einrichtung (37) zum Absaugen des Verbrennungsgases aus der Wasser-Aufnahmeeinrichtung (35) versehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Wasser-Aufnahmeeinrichtung (35) in dem Arbeitskammer-Rotor (33) eine in dessen Oberfläche vorgesehene Aussparung bildet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Aufnahme des Verbrennungsgases mit hoher Temperatur und hohem druck eine mit der Brennkammer (2) in Verbindung stehende weitere Kammer (20) umfaßt, die mit mehreren mit ihr in Verbindung stehenden Arbeitskammern (42, 52) mit jeweils einem weiteren Rotor (43, 53) versehen ist, wobei der jeweilige weitere Roter (43, 53) in hermetischem gleitenden Kontakt mit der Umfangswand der jeweiligen Arbeitskammer (42, 52) steht und synchron zu dem Rotor (3) in der Brennkammer (2) rotiert, wobei mindestens eine (42) der Arbeitskammern mit einer Einrichtung (46) zur Zuführung von Luft, der i.n dieser Arbeitskammer (42) angeordnete Rotor (43) mit einer Einrichtung (45) zur Aufnahme der der Arbeitskammer zugeführten Luft und die genannte Arbeitskammer (42) mit einer Einrichtung (47) zum Absaugen des Verbrennungsgases aus der Luft-Aufnahmeeinrichtung (45) versehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß eine weitere (52) der Arbeitskammern mit einer Einrichtung (56) zur Zuführung von Wasser , der in dieser Arbeitskammer (52) angeordnete Rotor (53) mit einer Einrichtung (55) zur Aufnahme des Wassers und die Arbeitskammer (52) mit einer Einrichtung (57) zum Absaugen des Verbrennungsgases aus der Wasser-Aufnahmeeinrichtung (55) versehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Luft-Aufnahmeeinrichtung (45) und die Wasser-Aufnahmeeinrichtung (55) jeweils eine in der Oberfläche des betreffenden Rotors (43, 53) angeordnete Aussparung bilden.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Aufnahme des Verbrennungsgases mit hoher Temperatur und hohem Druck ein Paar von miteinander und mit der Brennkammer (2) verbundenen Räumen (20, 20') umfaßt, von denen der der Brennkammer (2) benachbarte Raum (20) einen Hocbtemperatur-Raum und der andere (20') einen Dampfraum bildet, und daß einer (20') der beiden Räume mit einer Arbeitskammer (32) mit einem darin angeordneten Rotor (33) versehen ist, wobei der Rotor (33) in hermetischem gleitenden Kontakt mit der Umfangswand der Arbeitskammer steht und synchron zu dem Rotor (3) in der Brennkammer (2) rotiert, wobei die Arbeitskammer (32) mit einer Einrichtung (36) zur Zuführung von Wasser, der in der Arbeitskammer (32) angeordnete Rotor (33) mit einer Einrichtung zur Aufnahme des der Arbeitskammer zugeführten Wassers (35) und die Arbeitskammer (32) mit einer Einrichtung (37) zum Absaugen des Verbrennungsgases aus der Wasser-Atfnahmeeinrichtung (35) versehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Aufnahme des .Verbrennungsgases mit hoher Temperatur und hohem Druck ein Paar von miteinander und mit der Brennkammer (2) in Verbindung stehenden Räumen (20, 20') umfaßt, von denen der der Brennkammer (2) benachbarte Raum (20) einen Hochtemperatur-Raum und der von der Brennkammer entfernte andere Raum (20') einen Dampf raum bildet, daß der Hochtemperatur-Raum (20) mit einer Arbeitskammer (42) mit einem darin angeordneten Rotor (43) versehen ist, wobei der Rotor (43) in hermetischem gleitenden Kontakt mit der Umfangswand der Arbeitskammer steht, wobei die Arbeitskammer (42) mit einer Einrichtung (46) zur Zuführung von Luft, der letztgenannte Rotor (43) mit einer Einrichtung (45) zur Aufnahme der der Arbeitskammer (42) zugeführten Luft und die Arbeitskammer mit einer Einrichtung (47) zum Absaugen des Verbrennungsgases aus der Luft-Aufnahmeeinrichtung (45) versehen ist, und daß der Dampfraum (20') mit einer Arbeitskammer (52) mit einem darin angeordneten weiteren Rotor (53) versehen ist, wobei dieser Rotor (53) in hermetischem gleitenden Kontakt mit der Umfangswand der Arbeitkammer (52) steht, wobei die letztgenannte Arbeitskammer (52) mit einer Einrichtung (56) zur Zuführung von Wasser, der Rotor (53) mit einer Einrichtung (55) zur Aufnahme des der Arbeitskammer zugeführten Wassers und die Arbeitskammvr (52) mit einer Einrichtung (57) zum Absaugen des Verbrennungsgases aus der Wasser-Aufnahmeeinrichtung (55) versehen ist, und wobei die beiden in den Arbeitskammern (42, 52).angeordneten Rotoren (43, 53) synchron zu dem Rotor (3) in der Brennkammer (2) rotieren.

L e e r s e i t e