DE102006028758A1 - Digi-Therm-process machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren, d. h. durch ein gemeinsames Hauptmerkmal gekennzeichnete Funktions-, Konstruktions-, Verfahrens- und Anordnungsweisen, zur innovativen Realisierung von Gerätschaften (Anlagen, Fahrzeuge etc.), welche ein oder mehrere erfindungsgemäße Abkühlungskraftmaschinen (AKM) enthalten. Um die Eigenschaften der Erfindung in Kurzform eindeutig benennen zu können, wurde aufgrund einer sachlichen Begründung für die Verwendung vom erfindungsgemäßen Verfahren sowie zur Bezeichnung der Erfindungseigenschaften der Begriff Digi-Therm-Prozess (DTP) gewählt. Weil es sich bei dem Verfahren um einen sehr komplizierten, im Wesentlichen thermodynamischen Prozess handelt, dessen Betriebsführung jenseits theoretisch optimaler Bedingungen ohne eine digitale Regelung kaum zweckmäßig realisierbar ist, wurde diese Bezeichnung (DTP) als sachlich geeignete Benennung für die Verwendung erfindungsgemäßer AKM betrachtet. Die Erfindungseigenschaften sollen es erstmals in allgemeinen Fällen ermöglichen, zuvor nicht erreichbare, nach dem 2. Hauptsatz der konventionellen Thermodynamik auszuschließende Wirkungsgrade (größer dem Carnot Wirkungsgrad) bei der Erzeugung von mechanischer Energie aus Wärmedifferenzquellen z. B. Verbrennungs- und/oder Dampfquellen praktisch zu realisieren bzw. auch die Leistungsdichte solcher Gerätschaften erheblich zu steigern. Um ein solches Perpetuum Mobile der 2. Art realisieren zu können, werden die Erfindungsmerkmale bzw. ...The invention relates to a novel process, d. H. characterized by a common main feature functional, design, process and arrangement ways, for the innovative realization of equipment (equipment, vehicles, etc.), which contain one or more cooling machines according to the invention (AKM). In order to be able to clearly state the characteristics of the invention in a concise form, the term Digi-Therm-Process (DTP) was chosen on the basis of a factual justification for the use of the method according to the invention as well as for the description of the characteristics of the invention. Because the method is a very complicated, essentially thermodynamic process, whose operational management beyond theoretically optimal conditions without a digital control hardly feasible practical, this designation (DTP) was considered as factually suitable designation for the use of inventive AKM. The characteristics of the invention should make it possible for the first time in general cases, previously not achievable, to be excluded according to the 2nd law of conventional thermodynamics efficiencies (greater Carnot efficiency) in the generation of mechanical energy from heat differential sources z. B. incineration and / or vapor sources practically or also to increase the power density of such equipment significantly. In order to realize such a Perpetuum Mobile of the 2nd kind, the invention characteristics or ...
Description
– Abschnitt 1 – bisherige technische Möglichkeiten und einführende Erfindungsbeschreibung:- Section 1 - previous ones technical possibilities and introductory Description of the invention:
In
Erweiterung zur konvensionellen Weise zu Heitzen (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 Dampfmaschiene bzw. Verbrennungsdampfmaschiene (Dampfmedium wird
im Verbrennungsraum direkt erhitzt) schon lange bekannt. Diese technischen
Gerätschaften
bzw. Kombinationen aus solchen werden im Folgenden mit der Bezeichnung
Heitzkraftmaschiene (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 belibigen 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
Abkühlungskraftmaschiene
(AKM) wurde bereits durch Stirling- und Rider-maschienen ermöglicht,
ist aber auch schon auf andere Weisen beschrieben worden (z.B.
– Abschnitt 2 – Problemstellung, Lösungsansatz und weiterführende Erfindungsbeschreibung:- Section 2 - problem definition, approach and continuing Description of the invention:
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 Abkühlungskraftmaschienen (AKM) wesentliche Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik und technischen Veröffentlichungen offenbaren. Ein Merkmal der Erfindung ist es, dadurch im Gebiet der Verbrennungs- und Wärmekraftmaschienen, in bisher unentdeckter Weise den potentiellen Wirkungsgrad zu erhöhen und oder das bisher für derartige Maschienen 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 Wärmekraftmaschienen zu urteilen nicht möglich, eine Wärmekraftmaschiene 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 Verbrennungskraftmaschiene oder einer Brennstoffzelle mit einer konvensionellen Dampfmaschiene 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 funktionsförderliche Einrichtungen, wie z.B.: ein je nach Themperatur- bzw. Kühlbedarf flüssig eingepumptes, gut verteiles (z.B. versprühtes) Dampf- und oder Kühlmedium zur Realisierung einer höheren Steuerungsgeschwindigkeiten der Kühl- bzw. Dampfleistung Bestandteil einer erfindungsgemäßen Gerätschaft sein können. Eine Abkühlungskraftmaschiene (AKM) im Anschluß an eine Verbrennungs- Dampf- oder Verbrennungsdampfmaschiene 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 in Erwägung gezogenen Konstruktionsweisen keinen praktisch vertretbaren Nutzen versprechen 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 Dampfmaschienenzyklus 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 Abkühlungskraftmaschienen, 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 konvensionellen 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 Wärmekraftmaschiene arbeitenden Anordnungen (z.B. reine Dampfkraftmaschiene) 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 Wärmekraftmaschienen potentiell in sich geschlossene Stoffkreislauf, 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 Abgasrückführung und oder Reinigung verwendet bzw. integriert werden können. Diese können zudem wie andere Anlagenmodule ebenfalls durch z.B. Wärme- Druck- und oder Krafttausch, oder durch die Partikelabführung über 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 erfindungsgemäße Gerätschaften (DTP-Maschienen) 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. Heitzugs- bzw. mehrstufigen Anlagen wie modernen GUD-Kraftwerken noch andere Berechnungsgrundlagen für den Gesammtwirkungsgrad vorliegen als bei reinen, einstufigen Wärmekraftmaschienen). 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 grunde liegende Funktionsprizip der Druckentspannung (Volumenswechsel) zwischen den Arbeitsphasen bestehende Realisierungsproblem der Kühlungs- und Kraftumsetzungseinrichtungen bei gasförmigen und teilweise oder vollständig kondensierenden Arbeitsmedien, kann über die in den Schutzmerkmalen ausführlich beschriebenen Konstruktions- Verfahrens- und Anordnungsweisen 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 Maschienen, 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 Ausführungsmöglichkeiten, aufgrund ihres Umfanges durch die Schutzmerkmale und die sie ergänzenden Beispiele beschriebenen.The present invention is a functional principle (DTP) which is characterized in that the required for the realization of novel combinations of Veres- design and arrangement modes, when using inventively constructed Abkühlungskraftmaschienen (AKM) significant advantages compared to the prior art and technical To disclose publications. A feature of the invention is thereby to increase the potential efficiency in the field of combustion and thermal power machines, in previously undiscovered manner, and / or to considerably reduce the power weight or volume previously possible for such machines. The disclosure of the invention provides a large number of novel, technically meaningful, practically realizable equipment. Judging from the specialist literature for thermal power machines, it is not possible to construct a heat engine that has an efficiency greater than the known Carnot efficiency in an infinitely cyclical process. As already described, publications have been written which describe the additional usability of the generally known negative pressure on cooling of a medium to the energy of expansion generally used. Regardless of weight and effort, this is feasible according to the prior art and publications only to a very limited degree of efficiency. The ability to realize such a periodically and continuously operating heat to force transducer with a greatly increased power density and the highest theoretical efficiency heretofore is the most essential feature of the development step made possible by the description of the present invention. The connection of, for example, a Verbrennungskraftmaschiene or a fuel cell with a convection steam engine has long been known, included in the scope of the invention, but not to pay particular attention. It should nevertheless be mentioned that to these as well as to other functional areas, known and unknown function-promoting facilities, such as: a depending on Themperatur- or cooling demand liquid pumped, well distributed (eg sprayed) steam and or cooling medium to realize a higher Control speeds of the cooling or steam power may be part of a device according to the invention. To use a Abkühlungskraftmaschiene (AKM) following a combustion steam or combustion steam engine or other heat sources is hardly possible in a profitable power density, or at a reasonable cost. This is less due to the very heavy and expensive construction of such a thermodynamic system and not too much to the very high and complex regulatory effort, but mainly because the previously considered design methods could not promise a practically justifiable benefit. This is due to the recent lack of combination possibilities of high and fast or even cooling and low-loss transmission between volume pressure and mechanical power within the AKM. The hitherto known types of AKM are thus in most cases not technically meaningful, although the agregate state change contained in the steam machine cycle when cooled should theoretically make it possible to theoretically achieve a conversion efficiency which is superior to the Carnot process for the conversion into mechanical power. This efficiency can be realized technically meaningful for a cyclical process by the, on the properties of the Abkühlungskraftmaschienen according to the invention, or by the characterized over it, the invention underlying Digi-Therm process. The DTP is mainly based on the, if possible, use of the expansion pressure (HKM) and the subsequent use of the relative negative pressure (AKM) produced during cooling, via the novel process design and / or assembly properties described below for the implementation of AKM according to the invention or the required VDKW and / or UDK. In this case, however, it is indispensable for an acceptable degree of efficiency and characteristic that the heat medium relaxes according to convective utilization forms of the expansion energy, and is cooled down again in the second process section with increased volume. According to the invention, it is possible for individual and / or multiple process sections to be superimposed by the DTP in terms of time and space. When using the DTP over, by the protection features in more detail described VDKW or UDK, or their combinations for the hot exhaust gases of combustion or Verbrennungsdampfagregaten, in contrast to pure working as a thermal power plant arrangements (eg, pure steam power plant) no closed cycle (closed cycle ) feasible. But again, when using an AKM according to the invention is a working according to the DTP equipment, which has the special property that heated to be heated working medium partially or completely by their own combustion, and also changed by the chemical reaction in the intrinsic volume. However, according to the invention, the material cycle potentially self-contained in pure heat power plants can also be operated partially or completely separated as required (eg synergy possibilities with the operating environment). This means that the DTP is a closed one Circular process can be, but does not have to be. It should be noted that any function-expanding devices, for example for exhaust gas recirculation and / or cleaning, can also be used or integrated in an appliance according to the invention. Like other plant modules, these can also be connected and / or combined in any form by, for example, heat, pressure and / or force exchange, or by particle removal via process media, as well as other technical synergy possibilities with other plant components or the operating environment. The preheating or complete vaporization of a vapor medium by the simultaneous function as, for example, engine or fuel cell cooling, independent of optional intermediate media, is to be understood as a possible component of equipment applicable to the invention features. Since devices according to the invention (DTP machines) were not yet to be constructed in a technically meaningful form without the invention features to be presented further, the consideration of further properties generally and implicitly is to be understood as an integral part of the invention. Since the possible combinations of different modules and operating fields can be of the most varied and arbitrary nature, and their behavior can not yet be calculated analytically, it is not possible at this point to make an accurate statement about the possible efficiency of such a device (estimated at 75-85 % possible purely mechanical efficiency, but also for example Heitzugs- or multi-stage systems such as modern combined cycle power plants, other calculation bases for the overall efficiency are available as in pure, single-stage thermal power machines). However, the technical Vortschrittlichkeit compared with previously published design approaches is due to the thus made possible, higher cooling speed and uniformity, as well as the possible savings mechanically loaded and lossy sliding seals (piston), as well as by the low-loss volume pressure to force transmission comprehensible. The essential characteristics of the invention greatly increase the possible line density of such a device, and make the process much more efficient, cheaper and technically much easier to implement. The problem of implementation of the cooling and force conversion devices in the case of gaseous and partially or completely condensing working media, which is the basis of the DTP for the pressure release (volume change) between the working phases, can be explained by the design, method and arrangement methods for VDKW or UDK in general, that is to be solved for a wide variety of application requirements. Due to the protection features described above, the construction of cyclically operating machines that can not be realized as profitable and that can achieve a higher efficiency than Carnot efficiency is made possible for the first time in a generally and compactly realizable manner via the invention features underlying the DTP. The necessary measures, or functional, construction, process and arrangement features of the invention, as well as practical embodiments, described due to their scope by the protective features and their complementary examples.
– Abschnitt 3 – Anwendungsrahmen der Erfindung und Darstellung eines beispiehaften DTP- Section 3 - Application framework of the invention and illustration of an example DTP
Der erfindungsgemäße DTP kann in jeder beliebigen Awendung und Betriebsumgebung einzelnd 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-Themperatur-(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 herr 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-Maschiene mit Dampf- oder Teildampfmedium als Arbeitsmedium ist für eine hohe Leistungsdichte zu beachten, dass der DVT Betriebsbereich für die Expansionsarbeit auserhalb 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 Dampfmaschienen 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 Kolbenmaschiene) 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. Verbrennungsdampfmaschienen die gleichen wie im folgenden beispielhaften DVT-Diagramm für ein reines Dampfmedium (beispielsweise Wasser). Es ist zu beachten, dass der vollständig dargestellte DTP zwei Arbeitsphasen besitzt, wobei zwischen den Eckpunkten 4 und 5 im DVT-Diagram die Art der Volumensdruckarbeit von der Überdruck- in die Unterdruckarbeitsphase wechselt. Bei der Kombination der Arbeitsphasen in einem VDKW fießen 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 Abkühlungskraftmaschienen 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-Maschiene zu verstehen.The DTP according to the invention may be used in any application and operating environment individually and or in conjunction with other equipment or components. The detailed description of application fields and combinations of functions according to the invention can be found in the protection features and examples. For the sake of greater clarity, the DTP is generally described above and, for example, for a device with a vapor medium as the working medium in the pressure-volume-temperature (DVT) diagram, and the process control points and their transitions to it are discussed. In this case, two possible layers of the expansion work phase are shown, in which case, in the case of a course through the wet steam zone from the superstructure, care must be taken that only saturated steam can be taken from the heating device for the volume work. The operation is in a similar form for hot gas media or combustion or Verbrennungsdampfagregate representable, with the main difference in that instead of the wet steam phase, for example, in addition to or instead of a combustion process is observed. For a DTP machine with steam or partial steam medium as the working medium, it should be noted for a high power density that the DVT operating range for expansion work should be outside the respective wet steam phase. Likewise, the vacuum working phase or the cooling should be completed only when the DVT state of the working fluid on the liquid side beyond the wet steam phase, or all condensable vapors are condensed. Unlike conventional steam engines, the DTP also allows high efficiency operation, with the expansion working phase passing through the wet steam zone. In this case, because of the matching temperature, both working phases can be combined with one another in a VDKW (eg a piston machine extended according to the invention) without an additionally integrated intermediate cooling being necessary or meaningful. In the case of DTP, a working medium consisting entirely or partly of hot gas (s) used, during pressing or compression (eg internal combustion engine) already carried out a heating, in which case the combination of both working phases, for example, in an inventively extended vane pump in a VDKW is possible. However, the key cornerstones of the DTP are otherwise the same in the case of hot gases and combustion or combustion steam engines as in the following exemplary DVT diagram for a pure vapor medium (for example, water). It should be noted that the fully illustrated DTP has two working phases, with the nature of the volume pressure work shifting from the overpressure to the vacuum working phase between vertices 4 and 5 in the DVT diagram. When combining the work phases in a VDKW these two vertices intermesh and the end of the overpressure working phase equals the beginning of the vacuum working phase. However, within the scope of the invention are also all equipment in which even the second working phase (negative pressure process) according to the novel protective features for Abkühlungskraftmaschienen is simply or repeatedly included. For even such a device, such as the mechanical extension of an artificial or natural hot gas or steam source without pressure, which performs only the vacuum process in the inventive manner is to be understood as a first described by the invention and thus on this DTP machine.
– 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:- Section 4 - discussion the process vertices, and the intervening process sections for the example a DTP with a liquid to be evaporated or condensed (Water) as a working medium in a closed cycle is used:
- 1) Ausgangspunkt vom DTP, bei Umgebungsdruck, einer Temperatur kleiner dem Siedepunkt und dem dazugehörigen Volumen (Ausgleichsbehältnisse)1) Starting point from the DTP, at ambient pressure, a temperature lower than the boiling point and the associated volume (Compensation containers)
- – 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.)- Press in from the working medium in the high-pressure working circle or the facilities for heating (e.g., engine cooling, heat exchangers to cool down the working medium between the process corners 4 and 5, cooling a Solar thermal heated intermediate medium, ect.)
- 2) Abschluß einer, bei Gasen als Arbeitsmedium durch Kompression bedingten Erhitzung, bzw. Abschluß vom Einpressen des Dampfmediums. Beginn der Aufheitzug und der damit verbundenen Volumensausdehnung (bzw. Zündpunkt bei Verbrennungs und Verbrennungsdampfagregaten)2) completion of one, for gases as a working medium due to compression-related heating, or conclusion of the Pressing in the vapor medium. Start the Aufheitzug and the so connected volume expansion (or ignition point in combustion and Verbrennungsdampfagregaten)
- – Das Aufheizen des Arbeitsmediums kann sich, wie es z.B. bei Verbrennungskraftmaschienen üblich ist mit der ersten Arbeitsphase vom DTP (Volumensausdehnungsarbeit zwischen den Eckpunkten 3 und 4) räumlich und oder zeitlich überlagern.- The Heating the working medium may, as it is e.g. is common in Verbrennungskraftmaschienen with the first working phase of the DTP (volume expansion work between the vertices 3 and 4) spatially and or temporally overlay.
- 3) Erste Arbeitsphase vom DTP, wofür beliebige Volumensdruck-Kraftwandler (VDKW) verwendet werden können.3) First working phase of the DTP, for which any volume pressure force transducer (VDKW) can be used.
- – Für diesen Funktionsabschnitt vom DTP ist es nicht bedeutsam ob die Volumensausdehnung des unter Druck stehenden Arbeitsmediums durch Kolben, Turbienen oder sonstwie 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 insgesammt neuartigen DTP.- For this Function section of the DTP it is not significant whether the volume extent of the pressurized working medium by pistons, turbines or otherwise used. Since there are already many known possibilities this is just a conventional feature, but possible Part of the innovative in its technical possibilities 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.4) Relaxation of the residual pressure, or flow into another working volume (UDK), but at the same time only the expansion of a previous workload (VDKW) can be.
- – 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.- Of the Changing the volume V2 to V3 is to be dimensioned in this way, that the amount of steam or gas from the process vertex 4 at least Ambient pressure level can be expanded, wherein a vaporous working medium, if it flows around it in another volume of work, however should not condense yet.
- – Bei der Expansion kann auch gezielt ein anfänglicher Unterdruck durch die Verwendung von einem konventionellen VDKW (z.B. Kolbenmaschiene) 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 fördern, und zudem einen Ausgleich für die Energie zur Beschleunigung des vorherigen Inhalts von einem UDK liefern. Bei VDKW sind zudem weitere förderliche Einflüsse wie beispielsweise bei einer Kolbenmaschiene ein hamonischer Geschwindigkeitsverlauf der Kurbelwelle am unteren Totpunkt zu erzielen.- At The expansion can also target an initial negative pressure through the Use of a conventional VDKW (for example piston engine) or by the kinetic energy of the previous filling of a UDK (by close the inlet before closing of the outlet) become. This one increases the resulting negative pressure on cooling, the cooling or transfer medium to promote, in whole or in part, and also a compensation for the energy to speed up the previous content of one UDK deliver. At VDKW, other beneficial influences such as For example, in a piston engine a hamonic velocity course to achieve the crankshaft at bottom dead center.
- – Neben der Expansion auf mindestens Normaldruckniveau kann zudem, in einer möglichen Realisierung vom DTP mit UDK (Arbeitsvolumenswechsel) 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.- Next The expansion to at least normal pressure level can also, in one potential Implementation of DTP with UDK (working volume change) and superheated steam this point the use of a heat exchanger for intermediate cooling of a Working medium, or optionally also for heating the cooler, freshly pressed working medium can be used.
- 5) Abkühlung (optional auch weitere Expansion) vom Arbeitsmedium durch die dazu im Späteren dargestellten erfindungsgemäßen 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 Erfindungseigenschaften das wesentlichste Merkmal für den DTP bzw. eine erfindungsgemäße DTP-maschiene.5) Cooling (optionally also further expansion) of the working medium by the method of construction and arrangement according to the invention shown in the following. They enable a hitherto inaccessible efficiency and power density characteristic for the first time in this process section. This process section is thus independent of its operating environment, eg hot gas or vapor sources or cooling media in conjunction with its associated characteristics of the invention the most essential feature for the DTP or a erfin DTP machine according to the invention.
- – Dabei ist es kennzeichnendes Merkmal, dass die Kühlflächen- und oder Kraftübertragungsmedien im 2. Arbeitsphasenvolumen (VDKW bzw. UDK) teilweise oder vollständig flüssig bzw. Tropfenförmig sind.- doing so it is a characteristic feature that the Kühlflächen- and or power transmission media in the second working phase volume (VDKW or UDK) partially or completely liquid or drop-shaped are.
- – 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.- To completed cooling or volume pressure reduction of the working medium can this, as far as it makes sense or possible is, partially or completely, directly or indirectly (e.g. Intercooling, Filtering, ect.) In the continuous thermodynamic process be returned.
– Abschnitt 5 – Die Erfindungsansprüche hinterlegende Schutzmerkmale der Erfindung: (Patentansprüche und zugehörigen Nebenansprüche sind den zugeodneten Hauptmerkmalen und Untermerkmalen entsprechend)- Section 5 - The invention claims underlying protective features of the invention: (Claims and associated In addition to claims are corresponding to the main features and sub-features assigned)
- 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 Stirlingmotors, 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 Abkühlungskraftmaschiene 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-Maschiene.1. A device according to the invention is characterized that a partial, more complete and or more such DTP with any technically meaningful Working media are part of the equipment. This is true Special too if only part of the function of a Stirling engine, the on the by cooling conditional volume pressure rating is used in the equipment, and For this purpose, the invention features described below for the efficiency and power density increase partially or completely be used. This kind of Abkühlungskraftmaschiene so far practically is not used, is due to the slow cooling effect or complicated construction of such a previously known vacuum cylinder, or the bad power transmission established in the previous systems with vacuum coolers (UDK). The Disclosure of the present invention makes it possible by novel properties this functional section with reasonable effort, at a previously unattainable To realize power density and a similar degree of efficiency. If the possibilities according to the invention partially or completely in this functional section Cooling surface and or transmission media the liquid are realized, the equipment is one after the first Protection feature of the invention characterized DTP machine.
- 2. Das 2. Schutzmerkmal beschreibt die kennzeichnenden Eigenschaften von erfindungsgemäßen AKM verschiedener Ausführungsvarianten. Es ist nach dem bisherigen Veröffentlichungs- und Technikstand nicht möglich bzw. technisch nicht sinnvoll, in einem Volumensdruck-Kraftwandler (VDKW) mit abgeschlossenen Arbeitsvolumen (z.B. Kolbenmaschiene) 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 teilweisen oder vollständigen Kraftübertragung durch ein flüssiges bzw. tropfenförmiges Kühlmedium, in Ergänzung zu einem beliebigen VDKW offengelegt. In diesen Ausführungen 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 benötig (z.B. Zahnradpumpe, Ventil(e), oder eine Unterdrucksenke im Betriebsumfeld). Auch wenn das Kondensat z.B. durch eine Turbiene 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 Abkühlungskraftmaschiene (AKM) mit nicht fest schlißenden VDKW, beispielsweise zwischen zwei Turbinenrädern 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 gespeißte Pumpe bzw. Turbiene, währe aufgrund der Gasausdehnung sehr schlecht und findet daher im Rahmen 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. Kondensationsunterdruckkühler (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 Ausführungsvarianten 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-Maschienen sind dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anwendung des ersten Schutzmerkmales auf verschiedenste in ihm genannte und ungenannte Ausführungsmöglichkeiten vom erfindungsgemäßen Kühl- und oder Kraftübertragungsverfahren, in den dem entsprechenden VDKW bzw. UDK, eine AKM-Funktion mit den erfindungsgemäßen Vorteilen realisierbar wird.2. The second protection feature describes the characterizing properties of AKM according to the invention of various embodiments. It is not possible or technically meaningful in a volume pressure force transducer (VDKW) with completed working volume (eg piston machine) to set up a gas flow channeling so that a uniform and rapid heat or cold transmission of or to a gas volume is made possible. For this purpose, the realization of the cooling surface and optional partial or complete power transmission by a liquid or droplet-shaped cooling medium, in addition to any VDKW disclosed in the invention as an optional protective feature. In these remarks, the UDK is integrated into the volume of work of the VDKW-A, which at the same time takes over the function or part of the function from the VDKW-U. In the process, the cooling or transfer medium can be pressed in as part of the underpressure working phase and / or can be drawn in by way of negative pressure via optional throttling devices and also be submerged under the action of work, and distributed in a freely selectable manner (eg spray nozzles). In all negative pressure working modules according to the invention, during the cooling of, for example, a partial vapor medium, a discharge of the condensate from the UDC together with the non-condensing gases, and / or separately, is possible. In any case, one or more devices are required for the VDKW-U function (eg gear pump, valve (s), or a vacuum sink in the operating environment). Even if the condensate is taken, for example, by a turbine in the VDKW-U function, it is true that it represents as a liquid part of the cooling surface for the hot gas in the UDK, which may otherwise have other conventional cooling devices, but because of the possibility Application of suitable processes (eg expansion) need not have. In a separate discharge from the condensate this can act as a liquid transmission medium to counteract the negative pressure by transferring to any VDKW (eg gear pump) loss. There is a further optional feature of the invention, the ability to operate a Abkühlungskraftmaschiene invention (AKM) with not firmly breaking VDKW, for example, between two turbine wheels. Likewise, the realization of an AKM according to the invention by a UDK located between any two VDKW is a protective feature of the invention. This also applies in particular as a further optional protection feature when the working medium is a pure vapor medium. It is according to the previous publication and technology so far not possible to use in the cooling of a previously, even if only partially gaseous medium in a large power cooler (heat exchanger) resulting negative pressure, low loss in a VDKW. The power transmission of the resulting negative pressure during cooling to a connected, gas-filled cylinder, or to a gas-powered pump or turbines, would be due to the Gasaus shown in several publications stretching very badly and therefore finds no further consideration in the disclosure. As a problem solution is disclosed in the invention as an optional protective feature, the power transmission and or cooling surface through a liquid or droplet-shaped medium between gas or condensation vacuum cooler (UDC) and any VDKW. The advantages here are the low-loss power transmission and or the large cooling surface. For this purpose, as a further optional sub-feature, the transfer or cooling liquid can be separated from the working medium to be cooled by a membrane which can be flexible, and these can also be permeable as required. In the case of a permeable membrane, the transfer medium can also be used as a cooling surface, and the membrane can also fulfill the function of one-way valves in this case. The ability to use instead of a membrane and structurally rigid separations, it is also a further optional protection feature of the invention. To all presented AKM properties according to the invention is added that the power transmission in a UDK can also be performed in addition to or mainly on a, not separated from the working volume liquid column on any VDKW. For all embodiments, it is an optional protection feature of the invention that the transfer liquid, if it is sprayed to the working medium as a cooling surface should not self-evaporate, but still correspond to the working medium, or so mixed as well as immiscible. After the 2nd protection feature described DTP machines are characterized in that by the application of the first protection feature in various named and unnamed execution possibilities of the invention cooling and power transmission method, in the corresponding VDKW or UDK, an AKM function with the advantages of the invention can be realized.
- 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 Anwendungsweisen 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 wird, worauf hin eine möglichst schnelle und oder gleichmäßige Abkühlung bzw. Unterdruckerzeugung erreichbar ist. Ebenso gleichmäßig und schnell wie das Einströmen sollte dann auch das zeitgleiche Ausströmen der vorherigen Kühlerfüllung 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 Dampfmedium 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 inerhalb solcher Module vorgesehen. Dabei können Ventil- als auch Stromführungseinrichtungen (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 begünstigen. In der technischen Realisierung sind als optionales Schutzmerkmal jedoch zu den dargestellten Anforderungen meißt Kompromisse z.B. bei der Kanallänge und der Ventilöffnungsfläche einzugehen. Dass bei dieser Betrachtung stehts die Stauwirkung, bzw. gezielt beabsichtigten, meißt 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, unäbhängig 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)3. The basic functional process and / or design features are independent of the form, construction and or arrangement of the components to understand the 1st and or 2nd protection feature according to vacuum work module (VDKW or UDK). Thus, it is an optional protective feature of the invention that the structure, arrangement and method of a device according to the invention features, beyond the described (essential) features, regardless of notoriety or novelty and or previously unnamed advantages may be arbitrary. In the most technically significant applications, however, this particular cooling surface inlet and outlet arrangements and Massenstomgeschwindigkeitsverläufe be arranged, align and control that a fast and or from the heat exchange as uniform as possible inflow is possible, whereupon as fast and or as uniform cooling or negative pressure generation is achievable. Equally uniform and fast as the inflow, the simultaneous outflow of the previous radiator charge should then take place, whereby, if necessary, attention must be paid to the least possible mixing and / or heat exchange. The consideration of the objectives presented in the last two sentences are further optional protection features of the invention. The parallel operation of a plurality of heat exchanger channels within a UDK according to the invention is an optional, but essential protection feature of a DTP or its associated UDK according to the invention for achieving a uniform and rapid cooling of a gas amount. In particular, by means of such a UDK, it is optionally also possible to heat or evaporate other process media, or even the same vapor medium, with or without an intermediate medium. (In the case of the coolant evaporation, the cooling method or the heat dissipation from the UDK can be based on a heatpipe principle corresponding function, but also the vapor pressure and its volume pressure reduction during cooling is potentially usable) In conjunction with vacuum modules according to the invention (VDKW or UDK) are as optional but essential protection feature of the invention also multi-channel arrangements for inlets and outlets (multi-channel or multiple valves), as well as channeling or current management facilities of material flows within such modules provided. In this case, valve and current management devices (turbulators or nozzles) in any combination and or design, have active and or passive modes of operation. In particular, the use of active inlet and passive outlet valves for the working medium is an optional protective feature of a vacuum working module according to the invention. (The valves for cyclically operating AKM can also partially or completely fulfill the function of a VDKW) The uniform, self-intercepting arrangement of the liquid inflow into the volume of a UDK and or a solid spray catcher to the heat transfer surfaces, are also optional additional protection features Invention, since these design measures allow better heat utilization levels. It is also an optional protective feature of the present invention that the shape and construction of a UDK according to the invention should be such that the displacement of the negative pressure module content with as little heat as possible during hot medium entry metausch, mixing and optionally associated with losses should go, whereby form and structure otherwise may be arbitrary in a known or unknown manner. These requirements together tend to speak for many, short and narrow as well as vertical channels, as well as for the use of large-scale inlet and outlet valves and or current management devices which promote a uniform flow with little mixing. In the technical realization, however, as an optional protection feature, most of the requirements described are to be met by compromises, for example, in the channel length and the valve opening area. It is a further optional feature of the invention that the congestion effect, or deliberately intended, most low dynamic properties of the flow (time-variable and / or continuous flow resistance behavior) of the UDK is to be taken into account in this analysis. In order to realize the output of condensed working media, for example, it is an optional protective feature of each AKM according to the invention that various means (eg the gravitational and / or capillary action) can be technically considered independently of their previous reputation. A state-adaptive valve system is just another example of the technical measures to be taken into account. The third feature encompasses the functional, procedural and / or design guidelines and device characteristics described therein in any complete or incomplete combination, whatever any shapes and arrangements, and more particularly those that meet the described objectives, regardless of their prominence or novelty involves. (eg: Tubolators or surface structures or nozzles and valves, as well as their arbitrary function, design, arrangement and control to be able to meet the described functional, procedural features or design guidelines)
- 4. Die optionale Verwendung jeglicher funktionsfördernder 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-Maschiene kennzeichnend.4. The optional use of any feature-enhancing Facilities such as e.g. nozzles, Turbolators, valves, Kapilaren, Rotationsseperationen ect. is in any kind, combination and arrangement, according to the 4th protection feature, independently from their previous reputation for vacuum work modules according to the invention (VDKW or UDK), as well as for characterizing all other components of a DTP machine.
- 5. Die Übertragung zwischen dem Arbeitsmedium bzw. der Übertragungsflüssigkeit und mechanischer Kraft kann erfindungsgemäß durch beliebige, bisherr 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 unabhängig von der Art und der bisherigen Bekanntheit, der in einer auf die Schutzmerkmale zutreffenden Gerätschaft verwendeten VDKW Einrichtungen, und deren Verwendungsart bzw. Funktionskombinationen zu verstehen. Diese sind zudem jeweils nur nach anwendungsspezifischen Kritärien wie Integrierbarkeit, Wirkungsgrad, Leistungsdichte, Gesammtleistung, 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-Maschienen verwendeten VDKW sowie von deren ggf. miteinander kombinierter Verwendung als optional kennzeichnende Schutzmerkmale der Erfindung.5. The transfer between the working medium or the transfer fluid and mechanical force can according to the invention by any, so far known or unknown volume pressure to force converter (VDKW) are performed. Also the arbitrary properties of a elsewhere one, on the protective features of the invention applicable equipment used VDKW, as well as all sorts Working together hang or combinations between such devices and or the respective operating environment are optional protection features of a device according to the invention. The to be protected Process design and layout features are thus general and especially as independent of the kind and the previous notoriety, in one on the Protection features of applicable equipment used VDKW facilities, and their Usage or function combinations to understand. These are also only according to application-specific Kritärien such as integrability, efficiency, power density, overall performance, Cost, reliability, ect. to select in relation to the specific case and in relation to each other to put. (For example: piston, gear or vane pumps, valves, rotary pistons, Also turbines and membrane systems are for mechanical implementation provided according to the invention, and you can also also for Multiple functions such as a change and or combination operation used between gas engine or internal combustion engine and compressor The 5th protection feature comprises the properties shown in it of VDKW used in DTP machines as well as their possibly combined ones Use as optional characteristic protection features of the invention.
- 6. Die Integration eines Wärmetauschers zwischen einem Heißgas- Übertragungs- Kühl- und oder einem Dampfmedium inerhalb 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 Kühl- bzw. 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 inerhalb des Unterdruckkühlers hiermit als Schutzmerkmal der Erfindung beschrieben. (z.B. Kontakt zwischen gekühlten Wänden und dem Heißgas und oder Verlauf von Kühlkanälen beliebiger Bauart inerhalb 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. Flußwasser, Meerwasser) oder auch fest (z.B. Heitzkörper, Fußboden, Metallkühler) sein kann. Das 6. Schutzmerkmal ist somit durch verschiedenste Möglichkeiten das Heißmedium innerhalb eines erfindungsgemäßen UDK zu kühlen, und beliebige Möglichkeiten die Wärme im UDK und oder außerhalb des UDK an andere Medien zu Übertragen gekennzeichnet.6. The integration of a heat exchanger between a hot gas transfer cooling and or a vapor medium within a UDK according to the invention, as well as outside heat exchangers for this purpose, another optional but essential protection feature of the present invention. Wherein the coolant can be identical with a vapor medium and optionally also with the transmission medium at the same time. A cooling or transmission medium can therefore also be used to transfer the heat to a vapor medium. This means that a heat transfer from the hot medium can take place directly to the cooling medium, which may be the transmission medium and or even a vapor medium at the same time, but need not be. Instead, or in addition, the heat from a transmission medium, which serves as an additional or single coolant and outside of the UDK to a cooling or vapor medium can be transmitted. In particular, but also the heat transfer from the hot medium to the cooling or vapor medium by the transfer medium as an intermediate medium inerhalb the vacuum cooler hereby described as a protective feature of the invention. (Eg contact between cooled walls and the hot gas and or course of Cooling channels of any type within the Übertragungsflüssigkeitsreservarts) As a further protective feature is also to mention that despite this combination options a separate, direct or indirect cooling medium as gaseous (eg room air, circulating air, usable hot gas) as liquid (eg river water, sea water) or solid (eg Heitzkörper, floor, metal cooler) can be. The 6th protective feature is thus characterized by various possibilities to cool the hot medium within a UDK according to the invention, and any means the heat in the UDK and or outside of the UDK to other media to transfer characterized.
- 7. Da sich die beschriebene Erfindung auf sehr komplizierte multiphysikalische Vorgäng 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 erfindungsgemäßen 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 Schutzmekmal 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 einzelnd 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-Maschiene verwendet werden können. (z.B.: durch auf Neuronalen Netzen basierende Beobachterfunktionen gestützte Softwareüberwachung und Steuerung (Regelung) von amplituden- phasen- und frequenzverstellbaren elektromagnetisch-mechanischen Schwingkreisen, die zum Betrieb zyklisch arbeitender hochgeschwindigkeits-Mehrkanalventiele dienen, so dass diese das Einstömen vom Heißgas in einen Unterdruckkühler derart abregeln, dass die vorherige Kühlerfüllung vollständig verdränkt 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.)7. Since the described invention is very complicated multiphysics but also because such devices with the operating conditions (e.g., aging, temperatures, ect.) is their behavior the use of any analytical as well as non-analytical exactly calculable procedures for the development, operation management and or operation optimization an optional protection feature of a device according to the invention. The identification of structural (qualitative) and / or domain-limiting ones (quantitative) properties and process variables over the single or combined Use of any known and or unknown method included as an optional protection feature. The possible solution components extend here, for example, via finite element simulations as well Of course, how about the use of behavioral adaptive components and or artificial ones Neural networks, as well as fuzzy ones Logical designs to any other numerical and / or analogue Method. In addition to the highly technical approximation and solution methods is the well-known option over targeted Test method, the behavioral properties of a structure or his operating conditions as well as analyzing their behavior. Also the adaptive adjustment of the operational management to wear and aging phenomena, as well as the fault diagnosis for deviating operating behavior, as also initiating associated Maßmahmen, are optional protective features of the invention. Another protective feature the management or control and or regulation of a device according to the invention It is that, in addition, all available electronic, mechanical, electromagnetic, electrochemical and or software means and methods individually and or can be used in any combination, regardless of their previous reputation or novelty. The development management system to be protected according to the 7th and or regulatory process and agent combinations thereto through the use of any named and or unnamed means and method, and optionally by the described for Characterizing realizing functional and construction modes. Thus, there is this optional but very important protection feature the invention in that any hardware and software or software Procedure, independent from their notoriety or novelty to exploration, development and or to overseer one their novel properties are characterized by using DTP machine can be. (e.g., by neural network based observer functions supported software monitoring and control of amplitude-phase and frequency-adjustable Electromagnetic-mechanical oscillating circuits, which operate cyclically working high-speed multi-channel valves, so that these are the puffs from the hot gas in a vacuum cooler so that the previous radiator fill is completely destroyed, and this opens again as soon as the cooling process was completed. Any other actuator and or sensors, and functional combinations of these, e.g. Force sensitive Pietzokristallaktoatoren are in this or other applications in a device according to the protection claims intended.)
- 8. Die Berücksichtigung der Wärmeleitung, Wärmekapazitäten und oder Themperaturen, 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- Themperatur- 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 Maschiene, d.h. die dargestellten Anforderungen an Themperatur 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 Prozessführung bedeutsamen Größen, sowie deren Wechselbeziehungen, (z.B. Anforderungen bzw. Vorgaben anderer Funktionsbereiche oder Betriebsumstände) unabhängig von deren ausdrücklicher Erwähnung und oder bisherigen Bekanntheit.8. The consideration of heat conduction, heat capacities and / or temperatures, the over the process affecting components (media, working volumes, connecting channels, ect.) Of a device according to the invention are an optional protection feature of the present invention for the design and operation management. Likewise, as another optional protective feature, with regard to the operating behavior, the kinetic behavior of the process media and / or device components, as well as their thereby changed behavior (eg Agregatszustandsbedingungen) must be considered. In the DTP with integrated combustion processes, because of the different combustion behavior, air quantity, fuel, temperature, load and speed combinations or their influences are to be considered as additional optional protection features. The consideration of the most important features for the development and operation of a DTP machine according to the invention, ie the requirements for temperature and pressure before the start of the vacuum working phase, as well as the coordination between cooling capacity and cooling phase time, are also optional protection features of the invention. The 8th protection feature includes the optional consideration of all variables that are important for the process control, as well as their mutual relationships (eg requirements or specifications of other functional areas or operating conditions) regardless of their explicit mention and or previous prominence.
- 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 erfindungsgemäßer Module zur Realisierung von bisherr bekannten und oder unbekannten Gesammtprozessen. So können beispielsweise um die Leistungsdichte 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 Wärmekraftmaschienen (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 Dampfmaschienenzylinder durch ein oder mehrere Unterdruckkühler bzw. ein oder mehrere erfindungsgemäße Abkühlungskraftmaschienenmodule, im gleichen und oder in anderen Funktionsbereichen der selben Gerätschaft. Solche Maßnahmen können auch für einen zusammenhängendem Gesammtprozess dienen, in dem z.B. ein Unterdruckkühler hinter einem Verbrennungsraum zur gleichzeitigen, mit der Motorkühlung kombinierten Dampferzeugung, für eine nachfolgende Dampfmaschiene verwendet wird, die ihrerseits wiederum einen ausgangsseitigen Unterdruckkühler besitzt. Die Verwendung in einer mehrstufigen Dampfmaschiene mit Unterdruckkühlern für verschiedene Arbeitsmedien auf verschiedenen Themperaturniveaus ist nur ein weiteres, sehr naheliegendes Beispiel für das 9. Schutzmerkmal.9. The combination or multiple use of the protection features corresponding module in a combustion and / or heat recovery system for power and heat generation is in the context of the invention under any justifications included as an optional protection feature. This also applies after the 9th protection feature in particular also for the combination of inventive modules for the realization of hitherto known and / or unknown Gesammtprozessen. So can for example, the power density of a device according to the invention continue to increase and or as possible Great (evenly and busy) operation of other plant components, optionally two or more after the 1st to 8th protection feature described thermal power machines (WKM) or AKM in alternation, consecutively and or in parallel for one or different functional areas of a device can be used. So e.g. the alternate removal of the hot medium from an internal combustion engine and or Dampfmaschienenzylinder by one or more vacuum cooler or one or more cooling power module modules according to the invention, in the same and / or other functional areas of the same equipment. Such measures can also for one contiguous Serve the whole process, in which e.g. a vacuum cooler behind a combustion chamber for simultaneous, combined with the engine cooling Steam generation, for a subsequent steam engine is used, in turn in turn has an output side vacuum cooler. The usage in a multi-stage steam machine with vacuum coolers for various working media at different temperature levels is just another, very obvious example for the 9th protection feature.
- 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. Daherr sind somit ausdrücklich alle belibigen Einzel- Misch- und Mehrfachverwendungen von Modulen bzw. Gerätschaften in denen insgesammt 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 geförderter 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. Erfindungsgemäße Wärmequellen sind z.B.: Brenner, Solarwärme, Erdwärme, Kernenergie, Motoren, Gas-Turbienen, und oder Bremmssysteme. Erfindungsgemäße Wärmesenken sind z.B: Gebäude-, Schwimmbad, Umluft, Oberflächengewässer und oder Fahrzeugheizung.10. The protection claims the functional, design, process and / or assembly features are independent from the operating environment, i. e.g. the type of heat source (s), heat sink (s), Material or energy or information exchange processes, ect. to understand. Therefore, all relevant individual mixtures are expressly and multiple uses of modules or equipment in which in total contain at least one AKM according to the invention is equipment, which are described by the affected properties over the 10th protection feature and protected become. This concerns e.g. a technical combination of functions of building heat, building energy and solar energy system, as soon as it contains one or more of the protection features corresponding vacuum working modules (VDKW or UDK) are located. A subsidized by the airstream Inlet pressure of combustion air is also included, for example, like the consideration Humidity information for a DTP with integrated combustion, and that independently whether this information is from external sources, from a sensor and / or the calculations of an observer-controlled controller comes. Inventive operating environments are, for example: decentralized energy production and / or building heating and or solar power plant combinations. Geothermal power stations, large power plants, Road rail Water and air traffic are next to the weightlessness only further exemplary fields of application or subareas of these. Inventive heat sources are for example: burners, solar heat, geothermal, Nuclear power, engines, gas turbines, and or jamming systems. Inventive heat sinks are for example: building, Swimming pool, circulating air, surface water and or vehicle heating.
- 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)11. The ones to be protected Functional design, process and assembly features are independent after the 5th protection feature of the type and the previous notoriety in one, on the protective features of the applicable equipment or in combination with the DTP used volume pressure to force converter (VDKW), as well as from understand their function and function combinations. Independence of such uses applies to the 11th protection feature in Special to the combination of one of the essential features of the invention characterized DTP equipment as soon as these or their novel functional properties in functional Connection with other, not expressly displayed, any Volume pressure-force conversion processes. The 11th Protection feature thus describes the express independence the protection features of the DTP from combination with other volume pressure-force conversion processes. (e.g., air resistance of a vehicle and or any of its equivalent chemical reaction)
- 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. Stoffmischungseigenschaften sowie ihr zielsetzungsbezogenes Verhalten die entscheidenten Kritärien. So sind als technisch wesentlichste Kritärien für z.B. ein Dampfmedium, anwendungsabhängig die Stoffeigenschaften Agregatzustandsgrenzen, der Dampfdruck, der Volumenausdehnungskoeffizent und oder die Wärmekapazität (Entropie) bzw. Verdampfungswärme in Kombination 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. Verbrennungsdampfmedien) 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 Stoffeigenschaften 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 stehts 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)12. The choice of process media in a device according to the invention, is unrestricted under all technically meaningful possibilities. These include all media which can be composed of any substances or mixtures of solid, liquid and also gaseous substances and / or their reaction products and which can be used for the described DTP. The 12th protection feature thus relates to the use according to the invention of any, technically meaningful combinations for process media and their compositions, if these were selected or prepared in consideration of one or more of the following sub-features. Substances that are not altered by the DTP, as well as the conversion that is integrated into the DTP and / or related to it by combustion and / or reduction of substance mixtures, must be included here. The most important protection features here are the technical substance or mixture properties as well as their target-oriented behavior. Thus, as technically essential criteria for eg a vapor medium, depending on the application, the substance properties of aggregate state boundaries, the vapor pressure, the volume expansion coefficient and / or the heat capacity (entropy) or heat of vaporization are to be considered in combination with one another, and this procedure should be regarded as an optional protective feature of the invention. Whereby, for the selection or production of a vapor medium, for example, as in other cases (eg combustion vapor media), the prior protection feature is to be found according to technically favorable parameter combinations. For example, for a vapor medium, this would mean, in addition to the appropriate boiling or freezing point, a high vapor pressure, a high thermal volume expansion, and a low heat of vaporization. Depending on the application requirements, further material properties such as the flash point, the density, the viscosity, the availability (price) or the toxicity (disposal & safety) must be taken into account. Since in media selection requirements such as high vapor pressure and low density or high vapor pressure and high flash point tend to be contradictory to each other, a further suitable optional feature is to seek a suitable compromise for the application. The 12th protection feature includes the express independence of a device according to the invention from the process media used for the described DTP, as well as their composition and possible combination of functions, and also circumscribes the procedures for what they can be selected or manufactured. (It is therefore insignificant for a DTP according to the invention whether, for example: gasoline and / or diesel fuel and eg: water and or ethanol as a vapor medium and eg: water and / or oils are used as the transfer fluid, or any other substances and substance combinations as process media with and without functional connection to each other or to other functions and their requirements are used)
- 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 bisherr 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 beschriebenen Funktions- Konstruktions- Verfahrens- und Anordnungsrichtlinien zu entwickeln 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 Kritärien (z.B. Kosten, Wärmeleitungs- bzw. Wärmeausdehnungsverhalten, ect.). Dieses Schutzmerkmal ist zudem als unabhängig von der ausdrücklichen Nennung und der bisherigen Bekanntheit betreffender Kritärien 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- Themperatur- 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 nicht von Bedeutung.13. A device corresponding to the protection features is independent of the construction materials used for the realization and or Means (software & hardware tools as well as the respectively used procedures) by the described Functional design Process and arrangement features characterized understood. This is inventively provided that all previously known and unknown materials, processing, Calculation and testing method in the realization of a device according to the invention can be used. The choice of materials, the structure and the procedures for dimming Manufacturing or optimization work are absolutely application-dependent, and the respective requirements and conditions for the implementation of the disclosed Adapt invention characteristics. Since the appropriate measures, considering the functional requirements of the described functional To develop design, process and assembly guidelines are the appropriate material uses and processing methods to determine the protection features described, and on the 13. Protection feature express an optional protection feature of the present invention. This includes the 13th protection feature the express independence the protective features of the invention of the choice and manufacture of the materials used as well as others observed procedures and / or criteria (for example, costs, heat transfer or thermal expansion behavior, ect.). This protection feature is also considered independent of the express mention and the reputation of the relevant criteria and procedures. For example, is it for the characterization of the invention meaningless whether the wall material the vacuum channels Stainless steel or aluminum, and / or its optimal shape through experience, analytically structured test series or finite element simulation was determined. It is of course necessary according to the invention the determinable functional requirements of the state the technique, e.g. Pressure, temperature and corrosion resistance to take into account. With which shape a favorable Realization or production allows can be described as well as how an inventive manufacturing method can be, is for the characterizing features of the invention, as well as their protection claims, for example not significant.
- 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.14. The appropriate combination and or such separate connections between a device according to the invention and individual or multiple functionally complementary components are optional protection features of the invention. Thus, for example, a (waste) gas filtering (eg by the transfer medium with optional additives and fine filters), for example, also be integrated into a functional device according to the invention in functional connection with a cooled exhaust gas recirculation. Such He extensions of the features described are, like any other additions of the protective features corresponding vacuum working modules (VDKW or UDK) or working with such a working AKM, by the 14th protection feature explicitly described optional features of a device according to the invention.
- 15. Nach dem Stand der Technik werden für Dampfmaschienen zur Wirkungsgradsteigerung überhitzte Dämpfe verwendet. Duch die Verwendung einer über die Schutzmerkmale beschriebenen AKM ist es möglich einen atraktiven Wirkungsgrad auch durch niedrig themperierte Dämpfe bzw. deren Abkühlung zu erreichen, was gegenüber konventionellen Wärmekraftmaschienen bzw. angesichts den diesen gegenüber dadurch erweiterten Einsatzmöglichkeiten bei niedrigen Themperaturdifferenzen ein weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung ist. Bei diesen Prozessen mit niedrig themperierten Prozessmedien ist ins Besondere auch die Möglichkeit zur Kombination aller Prozessschritte inerhalb eines VDKW, bei einem guten Wirkungsgrad ein weiteres optionales Schutzmerkmal der Erfindung. Durch die übliche Verwendung von überhitzten Dämpfen (z.B. für Wasser 250–800°C) ist es jedoch möglich, die Leistungsdichte der Überdruckarbeitsphase erheblich zu erhöhen. Um dabei einen günstigen Gesammtwirkungsgrad 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 Themperaturdifferenzen der Energiequelle als optionale Schutzmerkmale der Erfindung.15. According to the prior art are superheated for steam engines to increase efficiency fumes used. Through the use of a protection features described above AKM it is possible an attractive efficiency even by low-temperature vapors or their cooling to achieve what is opposite conventional thermal power machines or in the face of these thus extended application possibilities at low temperature differences another optional protective feature of the invention. In these processes with low-tempered Process media is in particular the possibility to combine all Process steps within a VDKW, with a good efficiency another optional protection feature of the invention. By the usual use of superheated vapors (e.g. for water 250-800 ° C) it is however possible, the power density of the overprint working phase significantly increase. Order a cheap To be able to obtain overall efficiency is in this case the Use of the intermediate and / or negative pressure cooler waste heat to Heating of other and / or the steam medium corresponding process media another optional protection feature of the invention. The 15th protection feature thus expressly describes the advantages and features in availability of the DTP for low and high temperature differences of the energy source as optional protection features the invention.
- 16. Kraft, Druck-, Wärme- und oder belibige andere Energie- und oder Materialaustausch- bzw. Pufferungsprozesse inerhalb 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 Betriebsführung bzw. Herstellung und oder Erfüllung anderer Kritärien (z.B. Resonanzbedingungen) nach dem 16. Schutzmerkmal audrücklich erfindungsgemäß vorgesehen. Somit ist der Betrieb einer Wärmekraftmaschiene 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, einzelnd oder auch in belibiger 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 Antriebsmaschienen sind als Beispiele für die Ausführung des 16. Schutzmerkmals in diesem inbegriffen. Somit umfasst das 16. Schutzmerkmal alle allgemeinen und spezielen 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.16. Force, pressure, heat and or include other energy and / or material exchange or buffering processes within, and or between different functional sections a device corresponding to the protection features and / or its operating environment are as needed but not compulsory for power density and or increase in efficiency and or even for the lighter management or production and or fulfillment other criteria (e.g., resonance conditions) according to the 16th aspect of the invention. Thus, the operation of a thermal power plant with, for example, one possible high efficiency and or low power to weight or cheap Operating and or Production conditions, general and in particular using Protective Features 1.-15. an optional protection feature of the invention. A compensation room and or heat exchangers in front of a vacuum cooler and or an additional one heat exchangers in the exhaust path of an internal combustion engine and or vacuum cooler are examples for this feature. The possible combinations based on process variables on the dependencies or synergies between the requirements of the plant components with each other and or to their operating environment. This refers in particular to the further use of the mechanical and or thermal output power one or more vacuum working modules according to the invention (VDKW or UDK) on direct or indirect energy conversion, energy transmission and or drive purposes. This optional but essential protection feature includes moreover, generally all within the scope of one of the protective features of the invention applicable equipment synergy possibilities, also in connection with the respective operating environment, individually or also in belibiger combination as a feature of the invention with a. The generation of electricity for any Purposes and / or direct drive of vehicles and aircraft, and or pump drives by mechanical output, and or Combustion exhaust gas pressure for the cyclical pressing in of a process medium, and or heating or cooling another medium (e.g., room air, another vapor medium, ect) by residual or intermediate heat exchange, as well as combinations with seawater desalination, hydrogen production as well as the operation of Kühlagregaten or compressors and other drive machines are examples for the execution of the 16. Protection feature included in this. Thus, the 16th Protection feature all general and specific options for supplementation, extension, Production and / or optimization of equipment according to the invention, independently from their previous naming and or notoriety, and describes these thus in any combination as optional protection features of the present invention.
- 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 belibiger, auch unvollständiger Kombination als beschreibende Merkmale für eine nach dem 17. Schutzmerkmal charakterisierte, erfindungsgemäße Gerätschaft anzusehen.17. It is the described functional design methodology and arrangement features, and more in the protection features 1.-16. described Features of the invention (protective features and their sub-features) in more obscure, even incomplete Combination as descriptive features for a post 17th protection feature characterized, inventive device to watch.
– Abschnitt 6 – Beispiele für mögliche räumliche und prozesstechnische Realisierungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Unterdruckarbeitsmodule bzw. Abkühlungskraftmaschienen (AKM)- Section 6 - Examples of possible spatial and procedural implementation possibilities of the Vacuum Working Modules According to the Invention or Cooling Power Machines (AKM)
Allgemeines:General:
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. Zusammenführung von VDKW, die von der Funktion her ursprünglich verschiedene Aufgaben erfüllen (z.B. VDKW-AK, VDKW-DU, ect.) erfindungsgemäß vorgesehen. Dabei ist die erste Gruppe durch den Einsatz von Membranmaterialien zwischen der Übertragungs- bzw. ggf. auch Kühlflüssigkeit und dem Arbeitsmedium gekennzeichnet, weshalb ihr zugehörige Unterdruckarbeitsmodule 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 der 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 Ausführungsvarianten 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 Ausführungsmöglichkeiten 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 Öffnungswinkel- und Intensitäts- bzw. auch Geschwindigkeitsverlauf haben.The Types for according to the invention, for the DTP needed Vacuum working modules or AKM can be divided into four main groups split up, wherein in the construction of the 3rd Group on different ways easily further process parts of a DTP (HKM) integrate, and the 4th group only from an arrangement according to the invention and operation, from otherwise already conventional applications known or described by the other main groups elements consists. For about one AKM equipment, is the combination or merger of VDKW, which is supported by the Function ago originally perform various tasks (for example, VDKW-AK, VDKW-DU, ect.) Provided according to the invention. It is the first group through the use of membrane materials between the transmission or possibly also cooling liquid and the working medium, therefore their associated vacuum working modules hereinafter referred to as membrane UDK. These membranes can permeable as well as impermeable and fixed (clamped) as well as changeable in their spatial position (to be flexible. The second main group is characterized that in the same place, i. between cooling and transfer fluid and working medium, a structurally rigid material used becomes. Here it is necessary for volume compensation that at least the transmission fluid can penetrate into the working volume. Last is in the first one and second main group according to the invention by inlet channels and or via a or more liquid columns realize. Vacuum working modules of the second main group hereinafter referred to as structurally rigid UDK. To implement the on the transfer fluid exerted Force or volume pressure work according to the invention is the use of any volume pressure force transducers (VDKW) provided (pumps, Turbines, ect.). The third main group is also characterized that the vacuum working modules essentially of rigid components are constructed. This is the connection or combination an UDK according to the invention with at least one VDKW associated with the AKM function. The vacuum working modules the third main group are referred to below as rigid body VDKW-UDK, Moreover, in the or with the VDKW even more process parts of a complete DTP can be integrated or combined (overpressure working phase, combustion process, VDKW-DU). As for the first, second and third group, in the The scope of the disclosure also the fourth group only individual exemplary embodiments to improve clarity are roughly outlined. To The first three main groups are because their new construction heavier is traceable, graphical representations of the individual example modules added. Here, the respective execution options were only in the Top view from above, since hereby the essential arrangement features already discussed can be. The arrangement characteristics of the fourth main group are to be understood in words, and are also over exemplary applications in the later further discussed. The Injection jets shown in the drawings have only hinting function, since they are in reality or in a typical application, an opening angle to be considered for the cooling effect in the volume. and intensity or have speed course.
Beschreibung der dargestellten Beispielanordnungen:Description of the illustrated example arrangements:
– 1) Membran UDK in AKM für DTP-Maschien:- 1) Membrane UDK in AKM for DTP machinery Equipment:
-
1a) 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 Ausführungsmöglichkeiten zur Verbesserung der Betriebseigenschaften erfindungsgemäß vorgesehen (z.B. Unterdrukbildung durch dass frühzeitigen Schließen der Einlassventile 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.1a) The cooling medium is passed through channels (1. ) distributed in the lid and or bottom plate, and through openings (Second ) into the interstices of the working volume sheaths (Third ), which in this example case at the same time form the cooling surface for the working medium, so thermally conduct good and possibly have a correspondingly favorable surface structure. The impervious, flexible membrane tube (4th ) which increasingly expands upon cooling contains the transmission fluid, and can continuously work by appropriate valve assemblies on the connected VDKW-A AKM volume increase and decrease, even by individually operated modules starting. This membrane tube can be supplied from the bottom plate, self-supporting, supported and or suspended. The working fluid can flow through the valve surfaces (5th ) eg via active valves in the cover plate, and by passive valve surfaces (5th ) are displaced in the bottom plate, the latter can fulfill the full function of the VDKW-U or VDKW-DU. A use of the kinetic properties of the transfer fluid or of associated VDKW and the working medium is provided according to the invention in individual and between several AKM modules, as well as in all other embodiments for improving the operating characteristics (eg undermining by premature closure of the intake valves and a delayed thereto outflow). In this arrangement variant, the change phase for the working medium should be much shorter than the cooling phase, which makes it unsuitable for applications with high power density lets appear. -
1b) 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 Funktion von passiven Einwegventilen erfüllt. Die einzelnen UDK Kanäle der aufeinander 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 Ausführungsmöglichkeiten 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 1a) 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.1b) The cooling and transfer fluid is located in the designated, permeable reserve space (1. ), and can be embedded in these on the side, top and bottom plate of the VDKW-A or cooling circuit. The separation between cooling and or transfer liquid and the working medium now consists, for example, of a partially permeable membrane (Second ), which, however, almost inflexibly maintains its spatial arrangement even with pressure differences. The permeability characteristic (spray intensity or width) of the membrane (Third ) can, for example, the volume ratios of the channels, also be adapted spatially varriierend. A permeable membrane can also be made so that it also fulfills the function of passive one-way valves at their passages. The individual UDK channels of the successive layers are at the back by a solid, eg wave-shaped material (4th ) separated from each other. The inlet and outlet valve surfaces (5th ) can also be mounted here, for example, in a round design in the cover and bottom plate of the UDK channels, which at the same time to be operated active valves can be controlled in this case, as well as in all other possible embodiments of a common Aktoatorik. If the material of the channel partitions and the membrane have poor heat conduction or capacity properties, this arrangement is characterized by a favorable construction, with a good efficiency and a greatly increased potential power density compared to 1a). This possibility of improvement of the operating behavior by taking into account the thermodynamic properties of the materials used is optionally to be considered in the protection features of the invention in the construction of any of the components concerned, and thus implicitly applies to all examples listed here.
– 2) strukturstarre UDK in AKM für DTP-Maschien:- 2) structurally rigid UDK in AKM for DTP machinery Equipment:
-
2a) bzw. 2b) Die Anordnungsweisen 2a) und 2b) stellen
nach den erfindungsgemäßen Kritärien ein prinzipiell
identisches Funktions- Konstruktions- und Verfahrensprinzip dar,
wobei die Beispiele sich nicht 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 1b) näher geschilderte Weise in der Deckel- bzw. Bodenplatte der UDK Kanäle angebracht werden.2a) and 2b) The arrangements 2a) and 2b) represent according to the criteria according to the invention a principle identical functional design and process principle, the examples differ not in the design, but only in the insignificant by the protective features shape and orientation , For this reason, their structure can also be discussed here simultaneously. The cooling and transfer fluid is located in the reserved reserve chambers (1. ), and can via the channels and transitions (in the top and bottom plate, for example, in the multi-layered structure integratedSecond ) are admitted from the VDKW-A or cooling circuit. By the inlet devices (Third ), the cooling and transfer liquid can penetrate into the UDK channels (spray), and evenly and rapidly cool the (or also condense) the working medium contained in them. The inlet and outlet valve surfaces (4th ) can here in the manner already described in 1b) manner in the cover or bottom plate of the UDK channels are attached. -
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 äußeren Kanal, z.B. von der Bodenplatte aus gesehen vor- und rückläufig. Die 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 belibige 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.2c) In this arrangement, the special feature is that in the reserves for the transmission medium (1. ) a heat exchanger (Second ) or evaporators (Second ) is integrated for the cooling or process medium. This is here, for example, with an inner and an outer channel, for example, seen from the bottom plate forward and backward. The inlet valve areas in this example are hexagonal on each UDK channel and together form a hexagonal grid (FIG.Third ), for example, by electromagnetic-mechanical oscillating circuits on the supply channels of the transmission fluid (4th ) can be controlled in its valve function. The hexagonal UDK channels (6th ) including the inlet means for the transmitter liquid (6th ) as well as all other possible embodiments according to the invention by a variety of Belibige process (eg bending and gluing) are produced. The exhaust valves (5th ) in this case, for example, in passive operation (open in case of overpressure) could be placed in funnel-shaped degradations of the bottom plate. In this arrangement, for example, a second low-temperature steam medium can be heated or evaporated as coolant directly in the UDK a hotter DTP stage. -
2d) Die Anordnungsweise 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 duch seitliche Zuführung der Kühl- und Übertragungsflüssigkeit ermöglicht. Die Ein- und Auslaßventilflächen (4. ) können hier auf die bereits in 1b) 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.2d) The arrangement 2d) is identical to the basic principle with 2a) and 2b), whereby as a modification in this case the reserve (1. ) for which, for example, cooling and transfer fluid consists only of the interspaces of the UDK channels which in this example are round, and whose walls at the same time the inlet devices (Third ) (Nozzles and / or valves) for the cooling and transfer fluid. In this arrangement, the channels for the cooling and transmission fluid (Second ), for example, with sufficient distance of the UDK channels are also integrated into the interstices, which allows a simpler structure of the lid and or bottom plate duch lateral supply of cooling and transfer fluid. The inlet and outlet valve surfaces (4th ) can here in the manner already described in 1b) manner in the cover or bottom plate of the UDK channels are attached. When using thermally poorly conducting channel walls with appropriate nozzle inserts, are with this design due to the possible, any distribution of cooling and Transmitter media inlets also longer and larger channels, for a large-scale application, with good operating characteristics favorable and relatively easy to implement.
– 3) starrkörper VDKW-UDK in bzw. als AKM für, bzw. als komplette DTP-Maschien:- 3) rigid body VDKW-UDK in or as AKM for, or as a complete DTP machine:
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 solche auf drei unterschiedliche, erfindungsgemäße Weisen zu betreiben. Zum einen sind sie als 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. Verbrennungsdampfkraftmaschiene integriert werden, wodurch sie, mit Außnahme 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 auf einander aufbauend dargestellt.
- 3a) Bei
diesem VDKW handelt es sich um eine konventionelle Kolbenmaschiene,
die durch beliebig viele Einlässe
in der Laufbahn (
1. ) und oder optional z.B. auch am Zylinderkopf zum Hubraum hin ergänzt wurde, um das erfindungsgemäße Einsprühen der Übertragungs- bzw. Kühlflüssigkeit zu ermöglichen. Für die beispielhafte Funktionsdarstellung soll hierbei ein Zylinder mit derartigen Einlässen, 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, worauf hin die Ventile (2. ) öffnen, so dass eine zweckmäßige Menge Kühlmittel (von Drehzahl, Lastmoment, Themperaturen, 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 Funktion zunächst vernachlässigt). Will man Überdruck- und Unterdruckarbeitsphase im selben 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 Verbrennungsmaschienenanteils hierbei wesentlich kleiner ist als bei einem normalen Verbrennungsmotor, liese sich nur mit der Aufteilung des Gesammtprozesses 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 erfindungsgemäße 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 Wiederstands-
und Resonanzverhaltens zwischen den Flügelmassen (
1. ) und den federnden Kopplungselementen (2. ) in bestimmten Drehzahlbereichen mit verhältnismäßig wenig Reibung zu betreiben ist. Bei einer Umdrehung in der Drehrichtung (4. ) findet 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 Auslaßventilgeöffnet. 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 1a) 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 inerhalb 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 Gasthemperatur 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 Zyklus ist wiederum mit den schon zuvor beschriebenen identisch. Wie es bei anderen VDKW 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 Auslaßöffnungen 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.
- 3a) This VDKW is a conventional piston machine, which can be replaced by any number of inlets in the raceway (
1. ) and or optionally, for example, also on the cylinder head to the displacement has been supplemented to allow the inventive spraying the transmission or cooling liquid. For the exemplary functional representation here is a cylinder with such inlets, one above the other, each by a multi-channel cylinder valve (Second ) (in this example, four pieces), can be controlled via lift-and-turn or rotary motion. It is possible by the corresponding Versetzugen the channels in the control cylinder to control the superimposed channels in time to match the movement of the piston. When used as a pure AKM, for example, a saturated steam as the working medium through an appropriately designed inlet device (a), after passing through the top dead center (TDC) or when lowering the piston pressure-free flow. The inlet may then close, for example, before bottom dead center (UT), whereupon the valves (Second ), so that a convenient amount of coolant (speed, load torque, Themperaturen, ect. Depending) is sprayed over a large area. The cylinder valves would close when the piston reaches UT again before the steam begins to condense for the most part. The resulting negative pressure doing work on the piston until the cylinder internal pressure normal pressure (or crankshaft housing pressure) is reached, and the expedient to be designed outlet (b) to eject the liquefied working fluid is opened. When TDC is reached, the outlet closes, with the inlet reopening, and the cycle begins again from the beginning. In the best case, arrangements and timing should be chosen so that the previous content is completely ejected, and nothing can escape directly from the new content. Here, the arrangement would have integrated the functions of the VDKW-A, UDK and VDKW-U of the AKM (possible synergies to a HKM, eg VDKW-D function initially neglected). If one wants to combine overpressure and underpressure working phase in the same VDKW, the same cycle takes place from the basic sequence, but with the difference that no relaxed, but a pressurized hot gas flows in. This works when flowing into the piston work, and the inlet is now closed sooner, but also so that after proper inflow from the cooling medium, when reaching UT, before most of the heat transfer delayed condensing no positive pressure in the displacement longer exists. The remainder of the cycle is identical to the previously described working and ejection phase. It is possible here by external pressure storage, but even better by several such, mutually offset arrangements, in addition to the VDKW-AK function and the VDKW-UD function in the structure to integrate. It is also possible according to the invention, for example, to combine both phases of a DTP as well as self-heating and expansion by combustion in a VDKW. For this purpose, an oxidizing agent (eg air) with admixture or direct injection of fuel (natural gas, gasoline, bioethanol, diesel, ect.) Is admitted in the amount that after ignition by an ignition device (c) and optional, time-variable cooling or Pressure levels by Wasserzuspritzung (steam generation), the conditions for the gas temperature and the supply of a suitable coolant volume and the non-positive displacement pressure can be met at UT. The further course of the cycle is in turn identical to those already described above. In this case, now also the function of the HDE of an HKM would be integrated into the arrangement. The fact that the power density of the combustion engine share here is much smaller than in a normal internal combustion engine, can be read only with the division of the total process in two Modify VDKW or a VDKW and a UDK-AKM. It is the protection claims to assume that in addition to a suitable arrangement of the outlet and the displacement by the inflowing process medium and other measures for complete ejection such as custom-fit use of the displacement, horizontal cylinders, ect. According to the invention are provided in any way as a feature of the invention. - 3b) The construction according to the invention shown in example 3b) is also, as already described for 3a), operated in different ways. This is basically a 3-chamber 6-wing vane pump. It has the advantage that it takes into account the resistance and resonance behavior between the wing masses (
1. ) and the resilient coupling elements (Second ) is to operate in certain speed ranges with relatively little friction. In one revolution in the direction of rotation (4th ) takes place in each case between two wings, in parallel at three points (simultaneous and similar) running process 18 times, which in this special construction of a vane pump quite a handsome power density can be realized. When used as a pure AKM example, a vapor medium via the inlet means (a) is added in an appropriate amount, and after the completion of the inlet, for example by the following wing at further enlarge the working space by eg the resulting negative pressure, injection and or flow throttling with a suitable amount of cooling liquid (b) sprayed. This coolant access should, before the main condensation or the resulting negative pressure after exceeding the largest volume, a drive torque to the axis (Third ) transmits. Before a positive pressure can build up in the working volume, the outlet (c) is opened by the front wing and or an active outlet valve. In this use, the arrangement includes the functions VDKW-A, UDK and VDKW-U of an AKM. In the combination of positive pressure and negative pressure working phase in the same VDKW would here also initially no relaxed, but a pressurized working medium flow, which would then shut off earlier by an active inlet valve, so that after the controlled influx of an appropriate amount of cooling liquid at the point largest working volume, before the major part of the condensation process is no positive pressure in working volume. The remainder of the cycle is identical to the previously described working and ejection phase. In this case, the function of a VDKW-A and optionally of a VDKW-U added, the latter was previously possible, and because of the simultaneity of different process phases here for optimum synergy in contrast to 1a) neither a pressure storage nor further arrangements of this kind are needed , It is according to the invention, as with other rigid body VDKW-UDK also possible here to combine both working phases of a DTP, as well as the self-heating and expansion by combustion within a cycle. For this purpose, in turn, an oxidizing agent (eg air) with admixture and / or direct injection of fuel (natural gas, gasoline, bioethanol, diesel, ect.) In the amount admitted (a) that after ignition by an ignition device (d) and optional in time to varying cooling or pressure levels by Wasserzuspritzung (e) (steam generation), the conditions can be met at the gas temperature or for the supply of a suitable amount of cooling liquid (b) or for the non-positive pressure at the largest working volume. Optionally, the ignition device (d) between or in front of the inlet device (a) sit so that it is already shielded from the water during injection from the rear wing and can not be damp. The further course of the cycle is in turn identical to those already described above. As it would be possible with other VDKW, the power density could be increased considerably by the combination with an inventive, output-side UDK, which should not be further described here. With this type of VDKW construction, there is the advantage that complete ejection of the working media, if for example partially or completely liquid, is facilitated by the fact that the outlet openings for gravity can be mounted on the bottom plate of the vane pump. According to the protection features are also provided for all appropriate sealing measures, for which, for example, sliding seals and or the one-sided sprung inlays of wings, rotor and or stator in the top or bottom plate are just any examples.
– 4) Stömungs AKM für DTP-Maschien:- 4) Stömungs AKM for DTP machinery Equipment:
- 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 speißende 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 begleidend 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 arbeitende Beispiel verwendet werden. Für den Aufbau von AKM der 4. Hauptgruppe 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).4a) For an introductory understanding of this type of AKM, a pure vapor medium (to be completely condensed) should be used as the working medium. This design can be realized with continuous as well as cyclic or resonance-compatible material flows or VDKW. Here, it should initially be assumed that a gear pump with continuous material flow is used, for example, to fulfill the combined function of the working VDKW (VDKW-AK) for a HKM and the AKM at the same time. It is important to make sure that the gearing VDKW with little intermediate volume an arbitrary UDK is connected, and in this one, by an output side mounted VDKW-U generated negative pressure for cooling and or evidently to cool the working medium is present. In cyclically operated AKM of this type, the VDKW-U, or its possible combination with the VDKW-D of a HKM (VDKW-DU) by one or more valve (s) can be realized. The functional principle of such devices can be represented very easily understandable from this structure. The power transmitted by a VDKW is, for a continuous-action AKM, simplified by the time-related work, which is the product of the volume flow dV and the working pressure dT. The incoming volume is greater than the outgoing volume for these AKM devices. Assuming the input pressure is the same as the output pressure, then the power provided by the working VDKW is greater than the power required by the optional VDKW-DU, with the power to be extracted by the AKM resulting from the difference between them by cooling (UDK) , In the example case of a fully condensed steam, for example, a gear pump could also be used as a vacuum VDKW behind the UDK for this continuous example. Of course, VDKW or UDK with the characteristics of the other main groups can also be used for the construction of AKM of the 4th main group. In these cases, the arrangement for naming gets the names of the main group (s) describing the component (s).
- 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 Turbienenstufen zur Realisierung einer DTP-Maschiene mit interner Verbrennung dargestellt. Hierbei erfüllt die erste Stufe, wie bei konventionellen Verbrennungskraft-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-Maschiene bezeichnet werden. Sollte jetzt, um z.B. die Leistungsdichte stark erhöhen zu können zum Verbrennungsvorgang noch die Funktionsweise einer Dampf-Wärmekraftmaschiene 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 geheitzte zweite DTP-Maschiene (z.B. mit reinem Dampfmedium) als alternative Anordnung zur besseren Wärmeausnutzung auf kleinerem Raum anbieten. Beim Anfallen größerer Kondensflüssigkeitsmengen im UDK (zwischen der zweiten und dritten Turbienenstufe) kann das Kondensat erfindungsgemäß durch einen seperaten weiteren VDKW abgeführt 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 gesammelt werden, sind dies unterstützende Stromfühungs- und Kanalisierungsmaßnahmen im UDK sowie außerhalb vom DTP erfindungsgemäß vorgesehen. Turbinen sind für die Realisierung von DTP-Maschienen 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-Maschiene 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 Turbienenstufe) 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-Maschienen zu achten, da eine durch sie über die Strömung entstehender Druckdifferenz sich negativ auf den Wirkungsgrad der Gerätschaft auswirken würde.4b) As an example of the combinability of, the 4th main group associated AKM with other process steps of a DTP, for example, the operation of three mechanically coupled together turbine stages for the realization of a DTP machine is shown with internal combustion. Here, the first stage, as usual in conventional combustion turbines, the function of the supercharger (VDKW-D). Between the first and the second stage, there is now any type of heating of the working medium, in the example case by combustion, wherein the fuel can be supplied separately in addition to the preferably precompressed oxidation or working medium. Due to the volumetric expansion associated with the heating or the chemical reaction, the second turbine stage is used as working VDKW (VDKW-A) of a conventional thermal or combustion turbine. At the same time, however, it is also the VDKW-A of the AKM according to the invention realized with the aid of the second and third turbine stages. This presupposes the cooling of the working medium between the second and the third turbine stage. If this takes place in an expedient according to the invention, condensation nuclei, which then act as cooling surfaces for the remaining working medium, do not necessarily form in the working medium. Nevertheless, the resulting equipment would be a combination of HKM and AKM according to the invention, but no special technical implementation problems, as they are generally solved by the DTP. However, this structure can also be called DTP machine since its mode of operation is based on the functional principle that can generally be implemented via the DTP. If, for example, in order to be able to greatly increase the power density for the combustion process, the mode of operation of a steam thermal power plant with HKM and AKM should now be integrated into the exemplary design, the use of the invention properties described by the DTP is unavoidable. However, this arrangement Währe, insofar as in addition to the mechanical drive power nor the output should also be used as a jet engine (eg in the aircraft) rather unfavorable, and it would be geheitzte by the UDK second DTP machine (eg with pure vapor medium) as an alternative arrangement for offer better heat utilization in a smaller space. When larger amounts of condensate in the UDK (between the second and third turbine stage) occur, the condensate can be removed by a separate further VDKW, wherein the power transmission or vacuum maintained by this VDKW-U, in addition to the third turbine stage according to the invention can be realized with low loss by a liquid column , At the same time, this VDKW can also take over the VDKW-D function for the HKM or the VDKW-DU function. Should the vapor medium be collected for any reason, this supportive Stromfühungs- and Kanalisierungsmaßnahmen in the UDK and outside the DTP are provided according to the invention. Turbines are particularly well-suited for the realization of DTP machines of the fourth main group, as they enable a large-area connection with a UDK directly behind and in front of the VDKW facility, without the need for additional intermediate volumes that make pressure transmission more difficult. Measures around the flow properties in turbines or in HDE or UDK, ect. to be able to adjust to these requirements are provided according to the invention. (eg turbulators and / or counter-rotating wheels to reduce the UDK possibly not transferable rotation of the flow, and / or an adaptation of the UDK structure to rotating flows, ie eg spiral or cylindrical cooling surfaces) The HDE of the functional section of HKM can for a DTM machine constructed in this way, of course, instead of being realized by means of combustion by means of a conventional heat exchanger or an evaporator. This design can also, for example for a different type of steam source only as AKM (second and third stage turbine) with the optionally optional additional functions VDKW-A and VDKW-D for HKM be realized. To ensure the lowest possible flow resistance of the heat exchanger (eg HDE, UDK, ect) Währe in such DTP machines, as a resulting from them on the flow pressure difference would have a negative effect on the efficiency of the equipment.
– Abschnitt 7 – Beispiele für mögliche Anwedungsfelder, Aufbau- und Betriebsweisen von den Schutzmerkmalen der Erfindung nach charakterisierten Gerätschaften:- Section 7 - Examples for possible fields of application, Construction and operation of the protection features of the invention according to characterized equipment:
Allgemeines:General:
Da die Möglichkeiten zum Aufbau und die Betriebsführungsweisen von, durch die Erfindungsmerkmale beschriebenen DTP-Maschienen nicht vollständig darzustellen sind, sollen hier zur besseren Anschaulichkeit noch einige technisch relevante, beispielhafte DTM-Maschienen, sowie Kritärien und Maßnahmen für deren Betriebsführung 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 Erfindungsmerkmale bezogen zu verstehen. Denn über die offengelegten Erfindungseigenschaften wird die Funktionsweise vom DTP, allgemein für verschiedene Maschienen mit gasförmigen Arbeitsmedien, d.h. auch wenn diese dabei ganz oder teilweise kondensieren anwendungsspezifisch, verlustarm, leistungskompakt, praktisch und oder technisch sinnvoll realisierbar.There the possibilities to the construction and the operational management ways of not fully illustrated by the invention features DTP machines are, here for better clarity, still some technical relevant, exemplary DTM machines, as well as criteria and measures for their management in their essential features be circumscribed. The characterizing features of the invention are however, according to the protection characteristics, as being of combination properties, as well as the means and procedures of the management independently, on the use of the Understand essential characteristics of the invention to understand. Because about the disclosed invention characteristics will the functioning of the DTP, general for different machines with gaseous Working media, i. even if they condense completely or partially application specific, low loss, high performance, practical and or technically feasible.
1 – Solar-Heitzungsanlagen Kombination:1 - Solar Heitzungsanlagen Combination:
Die beispielhafte Anlage zur Gebäudeheitzung und dezentralen Energieversorgung besitzt einen Wärmemediumkreislauf (z.B. Öl), der in unterschiedlichen Geschwindigkeiten, und je nach Betriebseigenschaften durch einen Solarkollektor (z.B. Heitzrohr mit Rückreflektor in Isolationsathmosphäre mit optional nach innen verspiegelten Absorbtionsflächen) und oder einen Brenner (Öl, Erdgas, ect.) sowie einen Wärmetauscher zur Erhitzung von einem Arbeitsmedium (HDE) zikuliert. (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 förderbaren 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 Antriebsmaschiene in elektrische Energie gewandelt werden kann. (z.B. Gleichstrom für Betriebssteuerung und Pumpen oder Netzeinspeißung) Der Brennstoff kann hierbei gemeinsam mit der Luft oder separat, z.B. durch direkte Hochdruckeinspritzung zugeführt werden. Die Erwährmung des Hitzemediums würde in in diesem Beispiel erst hinter dem Abgasturbo derart erfolgen, dass die Anwendungskritärien erfüllt sind. (z.B. bei Brennwertanlagen geforderte geringste Abgasthemperatur von ca. 53°C) Um die gewünschte Abkühlung der Abgase durch ein etwas unter dem Siedepunkt befindliches Wärmemedium zu errreichen, und die Solarthermie auch bei schlechteren Bedingungen eigenständig nutzen zu können, könnte in der Beispielanlage ein Niederthemperaturdampfmedium (z.B. Ethanol, Ethylmethylketon, ect.) eingesetzt werden. Aber auch ein höher themperiertes 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 Heitzthemperaturen von einigen hundert °C ermöglichen. Durch das Wärmemedium wird im Wärmetauscher (HDE) das Dampfmedium über gesteuerte Einpressung (VDKW-D) ausreichend erhitzt, worauf hin der entstehende Sattdampf z.B. über eine in 3b) beschriebene Flügelpumpe beide Arbeitsphasen (VDKW-AK) sowie die Abkühlung (UDK) durchlaufen kann, und abschließend in flüssiger Form ausgestoßen wird. Hierbei ist beispielsweise das Arbeitsmedium zugleich auch das Kühlmittel, was eine deutlich unter dem Siedepunkt befindliche Kühlmittelthemperatur 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 Themperaturkombinationen (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 Netzeinspeißung 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.The exemplary plant for building and decentralized energy supply has a heat medium cycle (eg oil), in different speeds, and depending on the operating characteristics by a solar collector (eg Heitzrohr with back reflector in isolation atmosphere with optional mirrored inside Absorbtionsflächen) and or a burner (oil, natural gas , ect.) and a heat exchanger for heating of a working medium (HDE) ciculently. (in midsummer, for example, only solar and on cloudy winter days, for example, only burners and burners to solar, with a purposefully active and or passively recoverable circulation) Here, the burner by a, in the meantime driven by a Abgasturbo compressor with the oxidant (eg air) supplies In addition, optionally additional excess volume pressure of the combustion and heating by the drive machine usable for starting from the compressor can be converted into electrical energy for operation. (eg direct current for operation control and pumps or mains supply) The fuel can be supplied together with the air or separately, eg by direct high-pressure injection. The consideration of the heat medium would be done in this example, only behind the exhaust turbo such that the application criteria are met. 53 ° C) in order to achieve the desired cooling of the exhaust gases by a slightly below the boiling point of the heat medium, and to be able to use the solar thermal energy even under worse conditions, could in the example plant a low-temperature steam ( For example, ethanol, ethyl methyl ketone, ect.) Are used. But also a higher tempered steam medium would be useful, since the remaining in the exhaust gases, excess heat between the exhaust turbo and burner on the preheating of the combustion air could be used loss, and solar collectors eg after the parabolic or circular reflector principle also Heitzthemperaturen allow some hundred ° C. , By the heat medium in the heat exchanger (HDE), the steam medium is heated sufficiently via controlled injection (VDKW-D), whereupon the resulting saturated steam can pass through both working phases (VDKW-AK) and cooling (UDK), eg via a vane pump described in 3b) , and finally discharged in liquid form. In this case, for example, the working medium is at the same time also the coolant, which would suggest a coolant temperature which is significantly below the boiling point. This can be achieved by first cooling the working medium originating from the VDKW-AK by the main heat exchanger or the heating heat removal and optionally finally by the preheating of the oxidation medium between the turbocharger and the burner. If one wishes to make do with lower power densities (which also means relatively higher friction losses), condensation of the working medium may possibly be achieved entirely or substantially by expansion of the working medium. By suitable connections and the corresponding valve controls, the function combination VDKW-DU can also be largely taken over by the central VDKW in this example. In addition, it can be used in the same way without problems as a lump device for injecting the coolant through the radiator circuit, since in a device according to 3b) several process sections take place simultaneously in consecutive chambers. In addition, the use of eg print buffers is invented is provided according to the. The possibilities to regulate this exemplary plant are vielfälltig, and are based as in other systems on the leadership to desired areas of suitable process variables. For example, the operation of the system according to suitable Themperaturkombinationen (vapor medium and heat medium or cooling medium) and associated process control behavior (cooling phase time, cooling capacity, generator load torque). provided according to the invention. Particular attention is certainly paid to the requirements of the combustion process and its process variables. With an optional increase in the speed, and eg an Asyncrongenerator and an associated inverter, could be realized from a conventional, inexpensive elements built-in network feed. The cooler for the steam medium can heat depending on the degree of load, and this also optionally as needed multi-stage process water, Heitzungswasser, combustion air and or recirculated air directly.
2 – Nachrüstung von Großkraftwerken (z.B. Kohle-, Atomkraftwerke, ect.)2 - Retrofit of Large power plants (for example, coal, nuclear power plants, ect.)
Bei modernen Großkraftwerken ist zumeißt 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 Verlußte, je nach Technologie und Dampfthemperatur in modernen Bauformen Wirkungsgrade zwischen ca. 42 und 58%. In diesen Anlagen sind neben den Überdruck VDKW-A (Turbienen) 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 meißt 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 bestehenden Anlage ist also gegendruckfrei eine enorme Menge niedrig themperierten Dampfes zu entnehmen. Dieser könnte in, für einen kontinuierlichen Massenstrom vorzugsweise in zwei oder mehreren erfindungsgemäßen 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)at modern large power plants is one of them or more vapor pressure stage (s) for the conversion of heat energy in mechanical or electrical power available. These plants usually work according to the Clausius Rankiene process and are thus bound to an upper limit below the Carnot efficiency. You reach afterwards, under consideration mechanical and electrical losses, depending on the technology and steam temperature in modern designs efficiencies between about 42 and 58%. In These plants are in addition to the overpressure VDKW-A (turbines) also heat exchangers for the cooled, by VDKW-D attributable cooling water present, with the help of which the remaining above the condensation point, otherwise no longer profitable to use residual heat is mostly usable. The above When condensing withdrawn, unused heat is usually directly delivered to the circulating air and / or to surface waters, without that taking place during the condensation volume reduction, or the potentially resulting, relative negative pressure used profitably can be. Such an existing system is thus counter pressure free one To take enormous amount of low-temperature steam. This could in, for a continuous mass flow, preferably in two or more UDK according to the invention (e.g., after 2d)) through the vacuum working phase Cooling or transfer medium (e.g., water), for example, in a grand style vane pump Do a lot of work and at the same time be condensed. Währe an increase the electrical efficiency by an estimated 12-18% achieve. One of the steam or Amount of adequate management, can in this case for example, by appropriately controlled cooling period times (generator load torque), Cooling water Themperaturen and or the corresponding partial operation of existing parallel modules or UDK channels implemented become. For easier admission of the steam or displacement of the previous content, may be without additional conveyor, e.g. the at one purposefully increased Liquid column at the UDK outlet acting gravity, but also any additional Conveyor and or combination with other functional areas of the protection features to be used. (e.g., VDKW-DU function combined with coolant delivery)
3 – beispielhafte Aufbauweise für Wärmekaftwandler von Kraftwerken3 - exemplary Structure for Thermal converters from power plants
Beim Neubau von Groß- bzw. auch Blockheitzkraftwerken 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 Gasvolumensströme eine Turbiene als VDKW-AK hinter den HDE eingesetzt werden. Auf sie folgt im Materialfluß vom Arbeitsmedium als nächste wesentlich Komponente der UDK, welcher nach Belieben mit oder ohne eine zusätzliche Kühl- bzw. Übertragermedium-Speißung 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 Vorwährmung 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.At the New construction of large or even blockage power plants, the use of the DTP from the beginning taken into account and a corresponding combined sizing realized by HKM and AKM. Here then, for example, the combined functions VDKW-AK and VDKW-DU. Of the HDE can at such power plants by any combinations of Be built individual stages. (e.g., heat exchangers of process cooling and thereby sloping media, such as the exhaust gases of a fuel cell cooled by the working medium and heat this up) Instead of an active or only passively (e.g., by expansion) cooling According to the invention vane pump 3b)) can, for example, for very large gas volume flows one Turbines are used as VDKW-AK behind the HDE. Follow her in the material flow from Working medium next essential component of the UDK, which at will with or without an additional Cooling or transfer medium Speißung constructed can be. The latter could For example, in conjunction or mechanical coupling with the the VDKW-U or VDKW-DU function fulfilling VDKW operated with reduced losses become. For these functions can Any VDKW be used, so come here due to the smaller volume for example, wing and or gear pumps used. A Vorwährmung of the working medium via a heat exchange in, for example, only the hotter areas from the UDK is provided according to the invention. By the described technical measures are for pure, over thermal Power-generating power plants (e.g., nuclear power plant) estimated to be electric Efficiencies of over 80% feasible.
4 – Beispiel eines Brennstoffzellen Blockheitzkraftwerkes4 - Example a fuel cell blockage power plant
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 Betriebsthemperatur 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 transportverlußtarm vor Ort in das Stromnetz einzuspeißen. Mit einer derartigen HD-FC liesen sich in Verbindung mit dem DTP nicht nur, wie in den Anlagen mit zusätzlicher Dampf- und oder Heißgasturbiene 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 Gesammtwirkungsgrad 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 HD-FC erhitzt, und das Abgas der HD-FC soweit abkühlt, dass es z.B. in einem einzigen VDKW, wie in 3b) erörtert beide Arbeitsphasen eines DTP durch Gaskühlung und Kondensation verrichten kann (Möglichkeit zur unterschiedlich weitreichenden Kombination von VDKW-AK und VDKW-DU). Die Ausgangsthemperatur vom DTP währe bei, z.B. Wasser als zusätzliches Dampf- bzw. Kühlmedium im zu kühlenden Kreislauf mit ca. 92–97°C 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 Abgasthemperatur 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 Kühlmittelförderung 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 Kühlmittelthemperatur, bzw. die vorherige Beimischung der heißen DTP Ausgangsflüssigkeit zu regeln ist. Auch über die Themperatur (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.For the business a fuel cell (FC), it is possible, the exhaust gases from the chemical Process of membrane humidification and cooling together as a pressure medium to use when the fuel cell in its construction as a high-pressure FC (HD-FC), and the corresponding process media pressed in (VDKW-D). This mode of operation should now, for example for a SOFC-FC assumed to be relatively long-term high temperature FC (600-850 ° C) for example Natural gas or evaporated bio-ethanol with the addition of circulating air when burning directly with about 60% efficiency in electrical Energy can be implemented. To regulate the operating temperature with high flexibility to be able to this can be the cooling medium (e.g., water) are selectively introduced (sprayed) (VDKW-D). This also allows more flexible shutdown and startup operations. To the remaining 40% of energy not easy to an exhaust air cooler or a surface water lose, it has already been practically implemented several times with decentralized to such a system, the domestic hot water and heating of blocks of flats heat, and the electric power before transport To inject power into the grid. With such a HD-FC lied in connection with the DTP not only, as in the systems with additional steam and or hot gas 35-45%, but estimated about 80% of this heat electrical benefits, without them then no longer for use would be ready. At 80% would this gives an overall electrical efficiency of 92%. To could at the hot gas outlet the HD-FC a pressure-resistant heat exchangers be attached, the already pressed into the pressure circuit, cooled cooling medium already heated before entering the HD-FC, and the exhaust of the HD-FC cool as far as that it is e.g. in a single VDKW, as in Figure 3b) discusses both Perform work phases of a DTP by gas cooling and condensation can (possibility for different far-reaching combination of VDKW-AK and VDKW-DU). The initial temperature of the DTP would be at, e.g. Water as additional steam or cooling medium in the to be cooled Circulation with about 92-97 ° C still high enough to heat service and or heating water (insofar the Water from the working medium not directly as heating water is used), and the exhaust temperature is at this point too still high enough, e.g. preheat already injected combustion air. If the central VDKW also as VDKW-D and / or for the promotion of coolant is to be used, the exhaust is actively controlled release, so that in the fluid circulation a pressure can be obtained. In such a system is a Litigation for example, thereby possible that the cooling demand imposed by the operating power of the FC is exceeded by the Coolant flow rate, or the generator load torque and / or by the coolant temperature, or the previous admixture of the hot DTP starting fluid is to regulate. Also over the temperature (mixture) of the cooling water for the DTP can be operational management adjustments to e.g. Reach speed and or working medium composition. After the DTP and optional ejection facilities, the Combustion gases over escape an optional expansion tank, by adding extra filtering such as. Blowing in calcium or barium hydroxide and filtering the corresponding carbonates for carbon dioxide capture the protective features provided according to the invention are. The filtering of the process water is just another, here very obvious example of the included according to the invention, appropriate addition to the Basic operation.
5 – beispielhafter Aufbau von einem DTP-Gas- und Dampfkraftwerk5 - exemplary Construction of a DTP gas and steam power plant
Die Möglichkeit einer Kombination von DTP Verbrennungs- und Dampfkraftmaschienen im Rahmen einer Turbienenanordnung 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 Turbienenstufe 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 Turbienenstufe (VDKW-U) ausströmenden Gase verkleinert. Das im UDK entstehende Kondensat kann durch geeignete Stromführungs- und Kanalisierungsmaßnahmen im UDK gesammelt, und durch einen beliebigen VDKW als zusätzlichen VDKW-U bei Erhaltung des Unterdruckes abgeführt werden. Das Arbeitsmedium im UDK kann dabei, je nach Anwendungsanforderungen durch beliebige Kombinationen von Expansion, Vorerwärmung des Dampfmediums, Erwärmung eines anderen Prozessmediums (z.B. Heitzungswasser) 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 Heitzungswasser 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 Heitzöl als Brennstoff vorgewärmt wird. Um z.B. zu einen nicht regelbaren Generatorlastmoment eine Betriebsführung mit flexiebler Leistung, bei Einhaltung der Themperaturbedingung für den Eintritt in den UDK zu ermöglichen, ist es hier wie auch in beliebigen anderen Funktionen erfindungsgemäß vorgesehen, z.B. das Dampfmedium aus heißen 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.The possibility of a combination of DTP combustion and steam engines in a turbine arrangement has already been addressed in the embodiment 4b. For this purpose, the combustion, which takes place between the first (VDKW-D) and the second turbine stage, a steam medium (for example water) would be supplied in any desired manner, for example via a separate VDKW-D. In this example arrangement, the mean turbine stage also fulfills the VDKW-A functions of the HKM and the AKM, ie a VDKW-AK function. In the UDK located between the second and the third turbine stage, the working medium is cooled, whereby condensable vapors should largely condense, and the volume of the gases flowing out through the third turbine stage (VDKW-U) decreases. The condensate produced in the UDK can be collected in the UDK by suitable power supply and drainage measures, and removed by any VDKW as additional VDKW-U while maintaining the negative pressure. Depending on the application requirements, the working medium in the UDK can be cooled by any combination of expansion, preheating of the vapor medium, heating of another process medium (eg Heitzungswasser) and or preheating the oxidation or the combustion medium. For this example, it is to be assumed that the vapor medium after the VDKW-DU flows through a heat exchanger to heat there Heitzungswasser before it is heated as the first cooling stage in the UDK and sprayed again into the combustion chamber. A filtering, by means of which, in this example, soot particles bound to a fuel oil combustion can be removed in the vapor medium, is in this device section, as well as the possible inflow (before VDKW-DU) and outflow (behind the VDKW-DU) can be integrated according to the invention. Likewise, optionally, for example, the base of the UDK serve as additional compensation volume for the amount of vapor medium. The second and or third stage of the UDK in this example consists in that the oxidizing agent, which here, for example, the circulating air is heated by an intermediate medium, and also preheated or separately Heitzöl as fuel. For example, to allow an uncontrollable generator load torque management with flexiebler performance, while maintaining the temperature condition for entry into the UDK, it is provided here as well as in any other functions according to the invention, for example, the vapor medium from hot shares directly behind the UDK and already cooled components, as well as to regulate the power or the coolant flow from the UDK instead.
6 – beispielhafter Aufbau von einem DTP-Fahrzeugantrieb6 - exemplary Construction of a DTP vehicle drive
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-Verbrennungsdampfmaschiene verwendet werden. Dabei ist der Betrieb als vollständige DTP-Maschiene, in diesem Beispiel unter Zuführung von Wasser als Dampf- und oder Kühlmedium bei höherer Leistungsdichte und ohne zusätzliche VDKW in der Funktion eines Vorverdichters (VDKW-D) oder einen zusätzlichen UDK mit 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 Fahrzeugfront 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 Auslass 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-Dampfmaschienen 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 hinzugesprüht, 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-Maschiene erheblich erhöht, wird das noch verbleibende Abkühlen bei höheren Geschwindigkeiten nach dem Auspuffen in den angeschlossenen UDK verlagert. In 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 niederthemperatur 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 Wirkungsgraden arbeitet ohne längere Aufwährmphasen, und bei höheren Leistungen bzw. Geschwindigkeiten sehr günstige Werte für Leistungsdichte und Leistungsgewicht ermöglicht. Um hierbei einen günstigen und kompakten Aufbau zu wählen, kann diese dann reine Dampf-DTP-Maschiene 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 kühlmittelförder-Funktion 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 Kühl- bzw. 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 Themperatur 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 hochthemperatur 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-Maschiene 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 lese sich beispielsweise durch die Variation der Spitzenthemperatur 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 Maschiene einen Antriebsstrang realisieren zu können werden weitere Komponenten benötigt. Die 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 Maschienen 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 nidrigen Drehzahlen zu 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 Maschiene kann hierbei einen Lastausgleich, aber auch den kompletten Antrieb bei niedrigste Drehzahlen übernehmen. Bei Verwendung einer Turbokupplung hätte man den Vorteil die Maschienen 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 Verlußte für das Beschleunigen der Maschienen 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 (Freilaufbremsung ist jedoch wie eine konventionelle Kupplung verschleißanfällig). 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 Ventilöffnungszeiten und oder durch Drosselklappen ist nach beliebigen Kritärien, bei beliebigen Funktionen erfindungsgemäß zur Betriebsführung vorgesehen.In order to be able to use a DTP sensibly in, for example, a road vehicle, it is necessary to achieve the highest possible power density as well as the highest possible degree of integration of the required functions. In addition, operating environment-specific synergy possibilities often arise, as can be shown by the input and output pressure for the oxidant (circulating air) or the exhaust gases, for example. As inventively constructed center of such a drive, for example, one of the basic structure forth in Example 3b) discussed vane pump can be used. This is to be used in this example in the function of a DTP combustion steam engine. The operation as a complete DTP machine, in this example with the supply of water as a vapor and cooling medium at higher power density and without additional VDKW in the function of a supercharger (VDKW-D) or an additional UDK with vacuum maintenance (VDKW-U ) possible. In the case of vehicles, however, there is the special feature that in addition to the power required for speed changes for the mass acceleration, the power required for driving increases approximately to the same extent as the air resistance to be overcome. This situation makes it possible to increase the power density of the equipment with increasing speed without additional supercharger, and also to shift the UDK function out of the vane pump into an additional cooler held by the negative pressure at the rear of the vehicle at low pressure level. For this purpose is in this example in the vehicle front, tapered to increase the pressure inlet channel. In this, a device for trapping water droplets (eg injection screen with drain and or riser) may be integrated. The outlet, for example, at the rear of the vehicle has the best possible vacuum increase, for example, a convenient expansion, and distribution, arrangement and flow around, so that it can not come, for example by Gegenverwirblungen to pressure on the outlet surfaces when driving. In order to enable this basic DTP combustion steam engine function with the vane pump, as already described with reference to FIG. 3b), an example precompressed and preheated oxidant (circulating air) together with a fuel (natural gas, atomized diesel, etc.), for example an ignition device ignited and burned. To the combustion conditions adapted to the operating conditions (eg speed, load, desired power, ect.), (Eg air and fuel quantity or valve timing, ignition time, ect.) An appropriate amount of water for pressure increase and pre-cooling is sprayed, so that the AKM Function can take place by cooling in the working volume of the vane pump. Since in this example the potential power density increases considerably with the inlet pressure of the DTP machine, the remaining cooling is displaced into the connected UDK at higher speeds after exhaustering. In this, the cooling and the emergence of the increased negative pressure, which performs additional work when discharging, in functioning as VDKW-AK wing pump. At this operating point (meaningful only from 70 km / h, for example), it is expedient to open the outlets of the vane pump earlier or via larger outlets than in operation without the additional UDK on the output side, and to switch off the UDK cooling in the vane pump, to be able to continue using the residual heat via the external UDK. The cooling in the external UDK can be done, for example, by heating a low-temperature vapor medium for a second DTP stage. This can be used eg to support the drive, or to generate electricity. This construction is characterized by the advantage that it operates at low power levels or speeds with high efficiencies without longer Aufwährmphasen, and at very high power or speeds very favorable values for power density and power weight allows. In order to choose a cheap and compact design, this can then be constructed pure steam DTP machine, for example, after the main group 3 with a gear pump as VDKW-AK-UDK combination. The promotion of the cooling or transfer medium can be realized cost-effectively, for example, by a second gear pump, which is operated combined in the VDKW-DU and coolant conveying function. (Compensating to or from the flow is before or behind by Ventiele without additional funding Direction possible) Combustion air preheating can be combined, for example, with the cooling of the cooling or transfer medium of this second DTP stage. According to the invention, the heating circuit of the second DTP stage can be structured as desired so that, in addition to the coolant branch, it is possible to bring in further divisions as needed. Thus, for example, at the lowest temperature of the process medium, an engine block and / or exhaust end cooling and a stage for the final process medium pre-cooling can be operated in parallel. If the process medium, as in the example of the fuel cell cogeneration plant in a high-temperature range, the superheated here multi-stage high-pressure superheating, in series with a parallel structure previously also another heat exchanger stage for pre-cooling or preheating the process medium can be used. Since the superheated steam results in a process overpressure-related, greater overpressure than in the pre-cooled steam for the condensation, it is expedient to keep the cooling side of the heat exchange process as compact as possible from the spatial volume to the VDKW-A. A pure closed-loop steam DTP machine, as in the second DTP stage in this example, could preferably be lubricated directly and / or indirectly via the respective process medium for wear reduction, which can result in significant cost savings. For example, an optional mechanical coupling between the two DTP stages may be read by varying the peak temperature in the second DTP stage, and or regulating the heat or steam production of the first DTP stage, according to drive power requirements. By using a filter in the steam-cooling or transfer medium circulation of the first DTP stage, the protective features can be dissipated into diesel soot particles to be captured, for example, by steam. About the interference of a different, appropriate amount of quicklime or slaked lime to the cooling or transfer medium, can be obtained in a cost-effective manner using the mentioned filter, the carbon dioxide formed during combustion to a large extent in the form of calcium carbonate and discharged as a solid. However, in order to be able to realize a drive train with the machine described by way of example, further components are required. For this purpose, the drive shafts of the one and / or other DTP stage could be connected with or without intermediate transmission, fixed or separable to one or more electric machines which are easily controllable as motor and generator. To drive one or more generators by means of DTP stages, and thus to generate electrical energy for, for example, a combustion electric motor hybrid drive, is technically obvious from the technical standpoint, simpler in terms of control but less favorable in terms of weight and volume. Since the described DTP stages and electric motors are also relatively well to operate with Nidrigen speeds, (good concentricity compared to conventional internal combustion engines), they could also work together on one side, with and without a turbo coupling eg via a planetary gear with or without variable Translation be connected to the drive shaft. The electric machine can take on a load balance, but also the complete drive at lowest speeds. When using a turbo clutch would have the advantage of being able to keep the machines in the "stop and go operation" at minimum speed, and to load in the drive pauses electrical energy storage (CAP's, accumulators, ect.) This would be the loss for accelerating the A clutch function would also be targeted in the design of a planetary gear, to realize the possibility to separate the power transmission (freewheel braking is like a conventional clutch wear-prone) can accommodate a considerable amount of braking power, and can also have a very attractive short-term power flexibility when not overheated by appropriate electrical energy storage (CAP's), will be mentioned here as a final example of possible modes of operation According to the invention, the existing VDKWs could, for example, also be used in the meantime as compressors or for acceleration as gas-pressure engines. The regulation of flow rates, for example, by controlling valve opening times and or by throttle valves is provided according to the invention for any criteria, in any functions for operational management.
7 – beispielhafter Aufbau eines DTP-Flugzeugtriebwerkes7 - exemplary Construction of a DTP aircraft engine
Bei Antriebsmaschienen für bzw. in Flugzeugtriebwerken ist im allgemeinen eine hohe Leistungsdichte sowie ein niedriges Leistungsgewicht, aber oft auch eine gute Regelbarkeit, als auch ein möglichst unanfälliger (robuster) Aufbau erforderlich. Zudem wird der Antrieb in der Regel über die Kraftwirkung bei der Erzeugung von Luftströmen ausgeübt, da das Abstoßen bzw. Relativbeschleunigen von Festkörpern für die allgemeine Verwendbarkeit eher problematisch ist (z.B. Kanonenprinzip oder Ionenantrieb). Dies ist ein Merkmal dafür dass, wenn anfällige Getriebekomponenten vermieden werden sollen, die DTP-Maschiene VDKW-A Einheiten enthalten sollte die von sich aus schon hohe Drehzahlen ausführen. Die teilweise Verwendbarkeit einer DTP-Antriebsmaschiene 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 Maschiene 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-Maschiene 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-Verbrennungskraftmaschiene wäre dazu beispielsweise von der auch zusätzlichen DTP-Dampfmaschiene räumlich zu trennen. Es werden in diesem Beispiel HKM AKM Kombinationen, die in Anlehnung an die Ausführungsbeispiele 4b) und 4a) aufgebaut sind verwendet. Der Wärmetauscher im UDK der DTP-Verbrennungskraftmaschiene erhitzt ein niederthemperatur Dampfmedium. Die Durchströmung sollte dabei beispielsweise so groß sein, dass das Dampfmedium im UDK nicht zu hoch erhizt 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 Turbienenstufe (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 Erwährmung bzw. Ausdehnung zusätzlichen Auftrieb und ggf. geringere Oberflächenstromwiderstände erzeugen kann. Das in dem UDK entstehende Kondensat kann in flüssiger Form ebenfalls durch eine Turbiene oder andersartige Pumpen in den HDE, also den UDK der DTP-Verbrennungsmaschiene eingepresst werden. Die Antriebsleistung beider DTP-Maschienen 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 hiebei 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. Sturzflügen stehts Kondensat entnehmen, und dies zudem optional noch vorheitzen. 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.In propulsion engines for or in aircraft engines is generally a high power density and a low power to weight, but often good controllability, as well as the least possible (robust) structure required. In addition, the drive is usually exerted on the force effect in the generation of air currents, as the repulsion or relative acceleration of solids for general usability is rather problematic (eg gun principle or ion propulsion). This is a feature that, if susceptible transmission components are to be avoided, the DTP machine should contain VDKW-A units that are already high in their own turn. The partial usability of a DTP drive machine as a jet engine, which does not deliver larger amounts of material (eg water vapor) is, for example by to realize the following example. The basis for the technical expediency of such a machine is the fact that the drive power generated by the heat (volume) of the gas discharged from a conventional jet engine can be significantly smaller than the drive power generated by a DTP engine by the heat alone could be an additional cold airflow. (without further synergies in connection with the cooler effect) The DTP combustion engine contained in an exemplary implementation would be spatially separate from, for example, the additional DTP steam engine. In this example, HKM AKM combinations constructed on the basis of exemplary embodiments 4b) and 4a) are used. The heat exchanger in the UDC of the DTP internal combustion engine heats a low-temperature vapor medium. The flow should be so great, for example, that the vapor medium in the UDK is not heated too high, otherwise a different structure would be required. (At least one other heat exchanger required for proper operation) The steam thus generated flows through a turbine stage (VDKW-AK function) before it flows continuously into the, below the foremost Flügelkannte, along the wing, integrated in its form mounted UDK. This is thereby cooled by the air flowing past it, which can generate additional buoyancy and possibly lower surface current resistances by their appreciation or expansion. The condensate produced in the UDK can also be injected in liquid form through a turbine or other types of pumps into the HDE, ie the UDK of the DTP combustion engine. The drive power of both DTP machines is now additionally available eg for the operation of an air-conveying turbine, or for at least one second jet engine. However, special attention must be paid here to the UDK in the wing, since the removal of the condensate with the help of gravity in an aircraft is only possible to a limited extent. The most direct possible delivery to the internal cooling surfaces is advisable hiebei as well as the avoidance of the return of uncondensed gases. If, for example, this UDK is divided into many individual sections aligned longitudinally of the fuselage, the gas enters the front part of the UDK, and the latter is at the same time filled with condensate as an expansion tank, it is possible to use oblique pipes running from the front to the middle of the UDK, Steep or swooping is always remove condensate, and this also optional vorheitzen. An additional discharge of still received steam bubbles, the protection features can be dissipated after eg a separate separator. A position- or media-adaptive valve system would also be used according to the invention, such as, for example, direction-varying capillary vessel structures for solving this UDK problem, which would also be usable in weightlessness. It is the protection features according to the invention provided that, for example, the two DTP stages in a common structure, for example, can be combined with each other within a single jet engine.
– Abschnitt 8 – abschließende Informationen zur Lizenzvergabe:- Section 8 - final information for licensing:
Die Lizenzentgelde werden auf Anfrage hin nach sachlichen Kritärien 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 Lizenzentgeld- bzw. Rabattregelung ist ein Auskunftsformular über die genannte, rechtskräftige Vertretung des Erfinders zu beziehen, und wiederum über diese zuvor einzureichen.The License fees become uniform upon request according to factual criteria, appropriate amount in the purpose of use (development work, equipment performance, profitability and or charity) and are therefore determined in a balanced and fair manner. Flat-rate licenses become more unjust due to impropriety and danger Cost allocation refused. Generally, the licensing fees are at the beginning Patent terms are low, and from the first device license, from starting from the starting level for the licensee according to quantity discount considerations (device unit performance dependent) cheaper become. In addition, the entry-level license fees rise to half of the Patent term, to compensate for early development services clearly (twice), and run from there to the end the patent term back to their initial value. The license fees are in the second half the patent term, independently of the production quantity in no case higher than the simultaneous entry-level license fees. productions or production batches for low-yield or discounted use in structurally weak regions and for emergency Measured in terms of the yield level of production by a significant reduction in production License fees, up to their possible omission supported. to Classification and announcement of the respective license fee or discount scheme is an information form about the named, legally binding representation to obtain from the inventor, and in turn to submit about this before.
Claims (15)
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