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Die Erfindung betrifft einen Integralmotor zur Verwendung in
Kraftfahrzeugen, Traktoren, Schiffen, Flugzeugen und anderen
Transportmitteln, zur Anwendung in der wärmekrafterzeugenden Industrie und
betrifft die Verwendung von Sonnenenergie, somit in allen Gebieten, in
denen ein Antrieb erforderlich ist.
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Bis heute sind Motoren (Wärmekraftmaschinen) mit äußerer und innerer
Verbrennung bekannt. Zur ersten Motorenart sind die Dampfmaschine, die
Dampfturbine, der Stirlingmotor bekannt und zur zweiten Motorenart der
Benzinmotor, der Dieselmotor, der Kreiskolbenmotor, die Gasturbine und
dergleichen. Dies sind an sich unterschiedliche Motoren, da jeder Motor
eine spezielle Kraftstoffart mit definierten Betriebscharakteristiken
benötigt.
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Bezüglich der meisten der gegenwärtig verwendeten Benzin- und
Dieselmotoren sind Mängel bekannt. Die meisten hiervon sind:
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Mißverhältnis des Motorantriebmomentes und des
Bewegungswiderstandmomentes des Transportmittels, das ein Getriebe mit
einer Kupplung und Motoren mit hohen Umdrehungszahlen, die zum größten
Verschleiß führen, erforderlich macht,
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das Erfordernis, ein Antriebsmoment auf zwei oder mehr Räder zu
verteilen, das eine mechanische Übertragung mit einem Hinterradantrieb und
einem Differential notwendig macht, die zusammen mit dem Getriebe und der
Kupplung das Gewicht der Antriebseinheit erhöhen und aufgrund der
mechanischen Verluste zu einem Antriebsverlust von bis zu 15 % und mehr
führen,
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die Anwendung von hochtemperaturigen thermodynamischen Kreisprozessen
führt dazu, daß Kühlsysteme für die Motoren notwendig werden, die die
Brennstoff-Heizkraft bis auf ungefähr 30 % bis 35 % vergeuden. Ein zweiter
Mangel besteht in der Bildung von schädlichen Stickoxiden (NOX) durch die
hohe Temperatur und des hohen Drucks in der Verbrennungskammer des Motors,
mangelhafte thermodynamische Kreislprozesse aufgrund der nicht
vollständigen Expansion der verbrannten Gase, was zu einer Warmevergeudung
mit dem gleichen Verlust von 30% bis 35% der eingebrachten Brennstoff-
Heizkraft führt,
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Laufenlassen des Motors beim Anhalten des Wagens im Stadtverkehr
(Freilauf), was nicht nur zu einem zusätzlichen Verbrauch führt, sondern
auch die Luft mit unverbrannten Gasen, wie beispielsweise Kohlenmonoxid
(CO) und Kohlewasserstoffen (CmHn) verpestet,
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komplizierte Kraftstoffmischsysteme, wie beispielsweise Vergaser für
Benzinmotoren und Kraftstoffeinspritzpumpen mit Düsen für Dieselmotoren,
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schwerere Konstruktionen, die durch hohe Drücke und dynamische Lasten
bei der Verbrennung von vermischtem Kraftstoff bedingt sind,
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das durch die aufgelisteten Mängel bedingte Erfordernis, eine Hülsen-
Kurbelwelle und Pleuelstangenlager mit Zwangsschmierung zu verwenden,
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Anwendung von Viertakt-Verfahren, was zu weniger Antriebsleistung pro
Liter führt und
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Geräusche, die durch einen laufenden Motor verursacht werden, und
wodurch Auspuffdämpfer notwendig werden.
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Die Mängel der Dampfmaschine und der Dampfturbine sind:
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großes Gewicht und großes Volumen, die durch einen Dampfkessel
bewirkt werden,
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ein durch die äußere Verbrennung bewirkter niedriger Wirkungsgrad,
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eine geringere Beweglichkeit, die durch die große Wassermenge bedingt
ist, die bis zum Siedepunkt erwärmt werden muß, was Zeit benötigt und
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die Dampfturbine macht die Verwendung eines Druckminderers notwendig.
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Die Mängel einer Gasturbine sind:
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ein niedriger Wirkungsgrad, der durch hochtemperatige Abgase bewirkt
wird,
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hohe Umdrehungszahlen und ein unpassendes Antriebsmoment, das durch
Verwendung eines Druckverminderers bewirkt wird, und
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Lärm.
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Ein Verbrennungsmotor, der eine äußere Verbrennungskammer hat, ist aus
der DE-A-32 46 402 bekannt und umfaßt eine Einrichtung zum Einspritzen von
Wasser oder Dampf in die äußere Verbrennungskammer nach der Vollendung des
innerhalb des Motors ablaufenden Kraftstoffes-Verbrennungstakts in die
heiße, verdichtete Luft. Die Verbrennung ist auf einen engen, aber langen
Spalt konzentriert, so daß dieser leicht gekühlt werden kann. Unmittelbar
nach der Verbrennung, die unter Zwangsbedingungen an irgendeiner Stelle
innerhalb des Spaltes mit einem exakt definierten Verhältnis von Kraftstoff
zu Luft stattfindet, wird die Vermischung von Wasser und dem
Verbrennungsgas bewirkt, wobei das Wasser unmittelbar in die Gase
verdampft. Dies bewirkt eine beträchtliche Temperaturverminderung, während
die Verdampfung und Ausdehnung des Wassers oder des Dampfes Arbeit
verrichtet.
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Eine Verbrennungskraftmaschine ist auch aus der US-A-50 74 110 bekannt
und umfaßt eine Kolben- und Zylinderanordnung, in der der Zylinder aus
einer Verbrennungskammer austretende Heißgase aufnimmt, wobei die Heißgase
in der Verbrennungskammer durch die Verbrennung von irgendwelchen
brennbaren Materialien, wie beispielsweise Holz, Kohle, trockene
Pflanzenbestandteile oder dergleichen, erzeugt werden. Nach dem Einbringen
der Heißgase in den Zylinder, werden diese einem Verdichtungstakt
unterworfen, während gleichzeitig Wasser eingespritzt wird, um aus der
Verdichtung der Heißgase und des eingespritzten Wassers Dampf zu erzeugen.
Die sich daraus ergebende Expansionsenergie des Dampfes in einem
beträchtlich reduzierten Volumen erzeugt einen Antriebshub des Kolbens, so
daß Arbeit verrichtet wird, die einer kraftabnehmenden Struktur, wie
beispielsweise eine Kurbelwelle oder dergleichen, zugeführt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Integralmotor zu
schaffen, der irgendeine Art konventioneller und unkonventioneller
Energiequellen verwenden kann - Festbrennstoff, flüssigen Kraftstoff,
Gasbrennstoff, Strom und Sonnenenergie, um ein dem äußeren Widerstand
entsprechendes Antriebsmoment zu haben, das eine Wirkung auf den laufenden
Motor hat, der leicht, wirtschaftlich, technologisch, verschleißfest,
effizient, umweltfreundlich und geräuschlos sein soll.
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Dieses Problem wird durch einen Integralmotor gelöst, der
Dampfmaschinen- und Kolbenmotorelemente miteinander vereint. Gemäß der
Erfindung umfaßt der Integralmotor einen mit einem Motorkopf vergossenen
Motorblock und eine Verbrennungskammer, die von unten mit einem
Kurbelgehäuse und an den Seiten mit Andeckungen verschlossen ist. In dem
Motorblock sind Zylinder für Kolben und Sitze für Kurbelwellenlager
vorhanden. Die Kurbelwelle ist in geschlossene Kurbelwellen-Wälzlager auf
Kurbelwellen-Lagerzapfen aufsetzbar. An der Außenseite ist ein Zahnrad zur
Kopplung mit einer Cas-Dampf-Verteilungswelle mittels eines Zahnriemens
aufgesetzt und ein Keilwellenendstück vorhanden, auf dem eine Bremsscheibe
aus nicht ferromagnetischem Material mit magnetischen Sektoren auf dem
Umfang aufbracht ist. Die Kolben sind mit zwei Radialdichtungssegmenten
versehen, eines auf dem Kopf, das zweite auf dem Mantel. Die Pleuelstange
ist mittels geschlossener Nadelwälzlager in den Kolbenbolzen und den
Kurbelzapfen eingesetzt. Bei Kraftfahrzeugen sind im Motorblock zwei
Kurbelwellen (doppelseitiger Antrieb), eine für jedes Antriebsrad, mit
minimal drei Zylindern an jeder Kurbelwelle eingebaut, um so
sicherzustellen, daß während einer Umdrehung (360º) mindestens ein Zylinder
arbeitet (120º). Es ist auch möglich, irgendeine andere Kombination von
mehr als drei Zylindern und verschiedenen Anordnungen (V-förmig etc.)
vorzusehen.
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Auf der Innenseite der Kurbelwellen befinden sich auf
Keilwellenprofilen Muffen, die auf Kurbelwellenzapfen in geschlossenen
Wälzlagern eingebaut sind, und die Muffen sind mit einer Gabel verbunden.
Auf der Oberseite des Motorblocks befindet sich der hiermit vergossene
Kopf, der mit einem zylindrischen ausgeschliffenen Loch über die Blocklänge
und die Zylinder hinweg versehen ist, wobei das ausgeschliffene Loch durch
rechteckige Löcher mit den Zylindern verbunden ist. In dem Zylinderloch
befindet sich ein zylindrisches Steuerschieberventil und für einen
einseitigen Antrieb eine Gas-Dampf-Verteilungswelle oder für einen
doppelseitigen Antrieb zwei Gas-Dampf-Verteilungswellen.
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Die Gas-Dampf-Verteilungswelle ist im wesentlichen ein zylindrisches
Schieberventil und hat zwei ineinander vergossene zylindrische Rohre mit
unterschiedlichen Durchmesser und mit jeweils zwei Löchern (eines für eine
Innenleitung, eines für eine Außenleitung) zum separaten Anschluß jeden
Zylinders. Der Spalt von jedem Zylinder an der Gas-Dampf-Verteilungswelle
ist mit zwei radialen und vier stirnseitigen Segmenten, die durch in
jeweilige Schlitze der Welle eingesetzte Bandfedern gegen das zylindrische
Loch gedrückt werden, abgedichtet. An der Außenseite der Gas-Dampf-
Verteilungswelle ist die gleiche Art von Zahnrad wie an der Kurbelwelle
aufgesetzt und mit einem Zahnriemen gekoppelt. Die Gas-Dampf-
Verteilungswelle ist außenseitig in geschlossenen Wälzlagern und
innenseitig in geschlossenen Nadellagern gelagert. Im mittleren Bereich des
Motorkopfs, zwischen den Zylindern zum doppelseitigen Antrieb und an dem
ersten Ende zum einseitigen Antrieb ist ein zylindrisches
Steuerschieberventil mit einem Hebel vorgesehen. Das Steuerschieberventil
hat zwei miteinander vergossene Leitungen mit unterschiedlichen
Durchmessern mit gegenüberliegenden Öffnungen für jede Leitung am
Außendurchmesser. Diese Öffnungen sind durch zwei radiale und vier
stirnseitige Segmente an der Außenleitung und radialen Segmenten an der
Innenleitung abgedichtet, die in die gleiche Gas-Dampf-Verteilungswelle
passen. Im Motorkopf sind senkrecht zueinander stehende Löcher vorhanden,
die quer über das Steuerschieberventil angeordnet sind. Das obere Loch und
das untere Loch sind mit einer Bypaßleitung verbunden, in der eine
Kolbenölpumpe vorhanden ist, und eines der Seitenlöcher ist mit dem
Verdampfungszylinder gekoppelt. Der Verdampfungszylinder besitzt zwei
zylindrische, ineinander verschweißte Behälter mit unterschiedlichen
Durchmessern, wobei der Zwischenraum zwischen diesen Behältern mit einem
flüssigen oder festen wärmespeichernden Medium gefüllt ist. In diesem
Zwischenraum ist eine Heizspule angeordnet. Mit jedem Ende des
Verdampfungszylinders ist eine Wassereinspritzdüse gekoppelt, wovon jede an
eine Axialkolben-Wasserpumpe angeschlossen ist, die durch ein Pedal
gesteuert wird und über einen Gleichstromantrieb und einen Punktkontakt
versorgt wird. In dem Verdampfungszylinder ist ein Temperaturmesser und ein
Notventil vorhanden. Für Kraftstoff, der ein Oxidationsmittel beinhaltet
(Schießpulver, chemischen Brennstoff etc.) ist eine an einem Flansch an dem
Verdampfungszylinder angebrachte Kapsel mit Kraftstoff und ein Sprengzünder
vorhanden. An der Bodenseite des Verdampfungszylinders ist eine Feuerstelle
für Festbrennstoff (Briketts) vorhanden, die mit einem Behälter mit einer
Schnecke und einer Absperrklappe verbunden ist, und es ist ein mit einem
wärmeisolierenden Konus abgedeckter Gas-Öl-Brenner, ein Aschenbehälter und
eine Zündvorrichtung vorhanden. Die gesamte Innenseite der
Verbrennungskammer ist mit einem feuerfesten Belag bedecktund durch eine
Abdeckung verschlossen. Das wärmespeichernde Medium in dem
Verdampfungszylinder ist durch gerippte Leitungen an eine Zahnradpumpe
angeschlossen, wobei die Leitungen im Brennpunkt von parabol-zylindrischen
Hochtemperatur-Sonnenkonzentratoren (über 150º) liegen, die wie ein
Solarkollektor auf dem Transportmittel oder einem stationären Gegenstand an
Land ausgeführt und mit transparentem Material bedeckt sind. Die
Bremsscheiben mit den magnetischen Sektoren auf dem Umfang sind beiderseits
beabstandet von einer Kupferwicklung umgeben, die mit dem Bremspedal und
mit der Heizspule für das wärmespeichernde Medium in dem
Verdampfungszylinder verbunden ist. Die gleichen Einrichtungen sind auf die
nicht angetriebenen Räder aufgesetzt. Am anderen Seitenloch des Motorkopfes
befindet sich über das Schieberventil hinweg eine kleine Dampfturbine, die
mit einem Gebläse und einem Motorgenerator durch einen Riemen und
Riemenräder und mittels eines Flansches eines Angas-Dampf-Kondensators
verbunden ist, in dessen Gehäuse das Zentralabsperrelement und das
Seitenabsperrelement eingebaut sind, wobei diese durch ein Hebelsystem
verbunden sind. Unterhalb des von beabstandeten verbunden Wasser mit
kleinen Umfangslöchern und einem Zentralloch fixiert sind, die durch eine
Konusnadel verschlossen ist, die mit einer Wasseraxialkolbenpume mit
variablem Durchfluß verbunden ist, und an der Oberseite mit einer Abdeckung
verschlossen ist und mit einem Kraftstoffbehälter über eine Schnecke
verbunden ist, die durch Absperrklappen von der Verbrennungskammer
abtrennbar sind, daß an dem anderen Seitenloch im Motorkopf zu dem
zylindrischen Schiebesteuerventil eine kleine Dampfturbine vorgesehen ist,
die durch einen Bandtrieb mit einem Gebläse und einem Motorgenerator und
durch einen Flansch mit einem Abgasdampfkondensator gekoppelt ist, in deren
Abdeckung ein Zentralabsperrelement und ein Seitenabsperrelement eingebaut
sind, die miteinander durch ein Hebelsystem verbunden sind. Unterhalb des
zylindrischen Steuerschieberventils im Motorblock befinden sich
Abgasleitungen und ein Abgasrohr für Verbrennungsgase. Auf der
Instrumentenkonsole ist ein elektrischer Schalter vorhanden.
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Die Vorteile des Integralmotors sind:
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Die Möglichkeit, gleichzeitig konventionelle und unkonventionelle
Energiequellen (beinhaltend Sonnenenergie) einzusetzen. Bei niedrigen
Umdrehungszahlen der Kurbelwelle erfolgt die Übertragung eines hohen
Antriebsmomentes. Es ist ein hoher Wirkungsgrad und eine gute
Wirtschaftlichkeit gegeben, da der Heizwert des Kraftstoffs voll ausgenutzt
wird und die Wärme beim Anhalten wiedergewonnen wird, wobei
Niedrigtemperaturprozesse (was das Kühlen des Motors nicht mehr
erforderlich macht) angewandt werden, während der nichtarbeitenden
Zeitspanne die Wärme gespeichert und Sonnenenergie verwendet wird. Der
Integralmotor ist reversibel, leicht und technologisch einfach, da weniger
Maschinenteile verwendet werden (und da keine Kupplung, kein Getriebe, kein
Hinterradantrieb und kein Differential mehr notwendig sind. Es ist ein
hoher Automatisationsgrad der Verbrennungsprozesse gegeben und die
Möglichkeit, diese zu steuern. Ebenso ist ein hoher Verschleißwiderstand
gegeben, da in den Zylindern niedrige Temperaturen vorhanden sind, niedrige
Umdrehungszahlen des Motors gegeben sind und keine dynamischen Lasten
vorhanden sind. Nicht zuletzt ist ein umweltfreundlicher und geräuschloser
Betrieb gegeben.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme
zu den Figuren beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des Integralmotors durch einen ersten
Zylinder,
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt A-A von Fig. 1,
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt B-B von Fig. 2,
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Fig. 4 zeigt einen Querschnitt C-C von Fig. 1,
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Fig. 5 zeigt eine Dichtung der Gas-Dampf-Verteilungswelle und des
zylindrischen Steuerschieberventils,
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Fig. 6 zeigt den Freilauftakt des zylindrischen Steuerschieberventils,
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Fig. 7 zeigt den Rückführtakt des Steuerschieberventils,
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Fig. 8 zeigt ein Stop-Pedal,
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Fig. 9 zeigt ein Wassereinspritzsystem,
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Fig. 10zeigt einen Sonnenkollektor,
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Fig. 11zeigt einen Querschnitt D-D von Fig. 10,
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Fig. 12zeigt einen Verdampfungszylinder mit eingeschlossenem
Kraftstoff,
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Fig. 13zeigt eine Kolbenölpumpe,
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Fig. 14zeigt eine Wassereinspritzdüse und
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Fig. 15zeigt einen elektrischen Schalter.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in der
Fig. 1 gezeigt ist, besteht der Integralmotor aus: einem Motorblock 1, an
dem die Verbrennungskammer 2 und der Motorkopf 3 angegossen sind. Im
Motorblock befinden sich Zylinder, in denen Kolben 4 mit zwei radialen
Segmenten 5 angeordnet sind. Eine Pleuelstange 6 ist mittels geschlossener
Nadellager 64 (Fig. 2) mit einem Kolbenbolzen 63 und einer gekröpften
Kurbelwelle 7 verbunden. Wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, ist die
Kurbelwelle 7 in geschlossene Kurbelwellen-Wälzlager 8 einsetzbar. Bei
einem Doppelantrieb besitzt der Intregralmotor zwei Kurbelwellen (eine für
jedes Antriebsrad), wovon jede Kolben-Pleuelstangen-Gruppen hat, die
minimal drei in der Zahl sein müssen (3 x 120º). Abgasleitungen 9 und das
Abgasrohr 10 (Fig. 3) befinden sich bei doppelseitigem Antrieb zwischen den
Zylindern im Mittelteil des Motorblocks und bei einseitigen Antrieb an
einem ersten Ende. Wie aus der Fig. 2 ersehen werden kann, ist an dem
Außenende die Kurbelwelle 7 in ein Zahnrad 12 eingeschlagen, das mit einem
Zahnriemen 13 verbunden ist. Die Verzahnung mit dem Zahnrad legt die Phasen
der Gas-Dampf-Verteilung fest. Die Außenseite des Zahnriemens 13 ist durch
eine Abdeckung 62 abgedeckt. Das Endstück der Kurbelwelle 7 ist auf der
Außenseite mit Keilnuten versehen, die direkt mit den Rädern verbunden
sind. Auf diesen Keilnuten sind Naben mit nicht-ferromagnetischen Scheiben
15 aufgesetzt, auf deren Umfang hintereinander positive und negative
Magnetsektoren angebracht sind. Wie es in den Fig. 3 bis 4 dargestellt ist,
sind diese Sektoren auf beiden Seiten von Kupferwindungen 16 umgeben, die
durch ein Premspedal 17 und einen Punktkontakt 18 mit einer Heizspule 19
verbunden sind, welche nahe dem Verdampfungszylinder 20 angeordnet ist, der
ein wärmehaltendes Medium besitzt. Die gleichen Bremsmechanismen sind auf
den nicht angetriebenen Rädern des Transportmittels aufgesetzt.
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Wenn wir uns wieder der Fig. 1 zuwenden, ist ersichtlich, daß die
Bodenseite des Motorblocks 1 durch ein Kurbelgehäuse 59 verschlossen ist.
Wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, ist innenseitig eine Keilwelle 22
geschaffen, die bei doppelseitigem Antrieb durch geschlossene Wälzlager 23
auf in der gekröpften Kurbelwelle ausgebildete Sitze eingepaßt ist. Auf der
Keilwelle 22 befinden sich Muffen 24, die durch eine Gabel 25 (Fig. 3)
ergriffen werden. Die Fig. 1 zeigt auch an der Oberseite des Motorblocks 1
einen hiermit vergessenen Motorkopf 3, in dem eine zylindrische
Bodenöffnung quer über die Zylinder parallel zur Achse der Kurbelwelle 7
geschaffen ist, wobei die Bodenöffnung durch rechteckförmige Löcher mit den
Zylindern verbunden ist. In dieser zylindrischen Öffnung befinden sich in
einem Schiebesitz bei einem einseitigen Antrieb eine Gas-Dampf-
Verteilungswelle 14 oder bei einem doppelseitigen Antrieb zwei Gas-Dampf-
Verteilungswellen 14 und entsprechend ein einseitig durchgangbares Ventil
für einen einseitigen Antrieb und ein doppelseitig durchgangbares
Steuerschieberventil 21 (Fig. 2) für zwei Gas-Dampf-Vverteilungswellen 14.
Wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, ist die Gas-Dampf-Verteilungswelle 14
an ihren Enden mit geschlossenen Wälzlagern 60 versehen und innen mit einem
Nadelwälzlager 61. Die Gas-Dampf-Verteilungswelle 14 besitzt zwei
zylindrische, ineinander vergossene Leitungen mit unterschiedlichen
Durchmessern mit zwei Löchern zum Anschluß eines jeweiligen Zylinders, die
in Abhängigkeit von den Zylinderarbeitsstellungen nicht in Phase sind. Die
Eintritts- und Ausstoßphase beträgt jeweils 180º, oder bei einer Umdrehung
der Kurbelwelle 7 ist ein Arbeits- und ein Abgastakt gegeben. Um jeden
Zylinder am Außendurchmesser der Gas-Dampf-Verteilungswelle 14 abzudichten,
sind zwei radiale Schlitze und an den Enden der Löcher 4 frontale Schlitze
ausgebildet. In diesen Schlitzen sind zwei radiale Segmente 26 und vier
frontale Segmente 27 angeordnet, die durch Bandfedern 28 auf das
zylindrische Loch drücken, wobei diese Elemente zusammen eine Dichtung
darstellen. In dem Mittelteil des Motorkopfs zwischen den Zylindern zum
doppelseitigen Antrieb und an dem ersten Ende zum einseitigen Antrieb
befindet sich ein zylindrisches Steuerschieberventil 21 zum Zuführen des
Dampfes (Gas) zu den Zylindern. Das zylindrische Steuerschieberventil 21
hat drei Stellungen, die durch einen Hebel 53 vom Fahrer gesteuert werden
der den Motor steuern.
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A/ Vorwärtsbewegung - (Fig. 3)
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B/ Neutralstellung (Freilauftakt) - (Fig. 6)
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C/ Rückwärtsbewegung und Arbeit im Kompressionstakt - (Fig. 7).
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Im Fall der Gas-Dampf-Verteilungswelle 14 besitzt das zylindrische
Steuerschieberventil 21 zwei zylindrische Leitungen, die ineinander
vergossen sind und jeweils in die Außenleitung und die Innenleitung der
Gas-Dampf-Verteilungswelle 14 ragen. Die Abdichtung ist für die
Innenleitung durch radiale Segmente 29 und 30 realisiert und für die
Außenleitung durch eine Dichtungscassette (Fig. 5). Im Motorkopf 3 sind
gegenüberliegend den Löchern des zylindrischen Steuerschieberventils 21
vier Löcher vorhanden, durch die der Dampfaustausch (Gasaustausch)
realisiert wird, da das obere Loch und das untere Loch durch eine
Bypaßleitung 31 gekoppelt sind, in der eine Kolbenölpumpe 69 angeordnet
ist.
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Wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist in der Verbrennungskammer
2 der Verdampfungszylinder 20 angeordnet und durch einen Flansch, der an
einer seitlichen Öffnung im Kopf 3 vorhanden ist, mit dem zylindrischen
Steuerschieberventil 21 gekoppelt. Der Verdampfungszylinder 20 besitzt zwei
zylindrische Behälter mit unterschiedlichen Durchmessern, die ineinander
verschweißt sind, und der Abstand zwischen den Behältern ist mit einem
wärmespeichernden Medium (Alkalimetall, Flüssigsalz etc.) gefüllt. In
diesem Zwischenraum befindet sich eine Heizspule 19. An beide Enden des
Verdampfungszylinders 20 sind Wassereinspritzdüsen 32 angekoppelt, die
durch Wärmeesolierungskonusse 33 gegen Wärme geschützt sind, und die Düsen
32 sind mit einer Axialkolbenpumpe 35 (Fig. 1 und 9), die durch einen
Gleichstrommotor 36 (Fig. 1) betrieben wird, und einen mit einem Pedal 38
für Wasser verbundenen Punktkontakt 37 verbunden. Eine in der Fig. 12
gezeigte modifizierte Ausführungsform des Verdampfungszylinders 20 weist
ein Loch auf, in die eine Kapsel mit Kraftstoff 65, der ein
Oxidationsmittel (Schießpulver, chemischer Kraftstoff) beinhaltet, plaziert
ist. Wenn wir wider zur Fig. 4 zurückkehren, besitzt der
Verdampfungszylinder 20 ein Notventil 68 und einen Temperaturmesser 34. An
der Seite des Verdampfungszylinders 20 sind Gas-Öl-Brenner 39 und eine
Zündvorrichtung vorhanden. Unter dem Verdampfungszylinder 20 befindet sich
eine Feuerstelle 41 für Festbrennstoffstücke etc., wobei die Feuerstelle 41
über eine Schnecke 42 (Fig. 3), die eine Absperrklappe 43 aufweist, mit
einem Behälter und einem Aschenbehältnis 44 am Boden der Verbrennungskammer
verbunden ist. Der gesamte Raum um den Verdampfungszylinder 20 ist mit
wärmeisolierendem Material 45 umgeben. Die Verbrennungskammer 2 wird mit
einer Abdeckung 46 verschlossen. An der anderen seitlichen Öffnung des
Motorkopfs 3 zum zylindrischen Steuerschieberventil 21 hin, wie es auch in
der Fig. 3 gezeigt ist, ist eine kleine Dampfturbine 49 installiert, die
über einen Riementrieb 51 mit einem Lüfter 47 und dem Motorgenerator 50
(Fig. 2) gekoppelt ist und die mittels eines Flansches mit einem Abgas-
Dampfkondensator 48 gekoppelt ist. In dessen Abdeckung sind das
Zentralabsperrelement 11 und das Seitenabsperrelement 52 (Fig. 1)
eingebaut, wobei diese Absperrelemente über ein Hebelsystem so gekoppelt
sind, daß, wenn ein Absperrmittel offen ist, das andere geschlossen ist und
umgekehrt. Wie es in den Fig. 4 und 10 dargestellt ist, ist das
wärmespeichernde Medium im abgeschlossenen Zwischenraum des
Verdampfungszylinders 2 über eine Zahnradpumpe 54 mit einem auf dem
Transportmittel (oder an Land einem stationären Mittel) geschaffenen
Sonnenkollektor 55 verbunden. Wie es im einzelnen in der Fig. 11 gezeigt
ist, besitzt der Sonnenkollektor 55 parabol-zylindrische Konzentratoren 56
und ein Rohr mit zwei senkrechten Rippen 57 ist im Brennpunkt angeordnet
und mit einem transparenten Material 58 bedeckt. Auf dem Instrumentenbrett
(Armaturenbrett) im Transportmittel oder dem Bedienungspult für stationäre
Motoren, ist ein elektrischer Schalter 67 zur Kraftstoffauswahl vorhanden,
siehe hierzu die Fig. 15.
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Der Integralmotor der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt:
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Die Wahl der jeweiligen Kraftstoffart wird mittels des elektrischen
Schalters 67 vorgenommen, der fünf Stellungen hat, und zwar für feste,
flüssige und gasförmige Kraftstoffe, Strom und Sonnenenergie. Der Schalter
67 wird in eine dieser Stellungen gedreht, um entsprechend den elektrischen
Strom zum Betreiben der Pumpe für Flüssigkraftstoffe, den Elektromotor des
Behältnisses mit der Schnecke 42 für Festkraftstoffe oder den elektrischen
Motor der Umwälzpumpe für den Sonnenkollektor 55 einzuschalten, oder um die
Heizspule 19 an eine äußere Stromquelle anzuschließen oder das Gasventil
für die Gasversorgung des Brenners 39 anzuschalten. Im Hinblick auf die
Umwälzpumpe für den Sonnenkollektor 54 muß eine definierte Temperatur des
wärmespeichernden Mediums in dem Sonnenkollektor erreicht werden, die mit
einem Temperaturmesser gemessen wird.
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Nach dem Einstellen des elektrischen Schalters zur Festlegung der
jeweiligen Energiequelle, wird der Zündschlüssel in die Startstellung
gedreht. In dieser Stellung wird Kraftstoff oder Gas durch den Brenner 39
in die Verbrennungskammer 2 eingespritzt und mit der Zündvorrichtung 40
gezündet. Der Lüfter 47 wird mittels eines Steuerknopfes durch den
Motorgenerator 50 gedreht, um eine Luftzufuhr für die Verbrennungskammer 2
bereitzustellen. Dieser Vorgang wird durch Antrieb der kleinen Dampfturbine
49 bewirkt. Dieser Ablauf geht weiter, bis der Verdampfungszylinder 20 mit
dem wärmespeichernden Medium auf Siedetemperatur erhitzt ist. Die Ein- und
Ausschaltung des Verbrennungsvorgangs wird durch den Temperaturmesser 34
automatisch gesteuert. Beim Verbrennen des Festbrennstoffes wird nach der
Zuführung der vorbestimmten Dosis der elektrische Schalter 67 für einige
Sekunden auf die Stellung für flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff
gestellt, um die Festbriketts zu verbrennen. Hiernach wird der Schalter
wieder in die Schaltung für Festbrennstoffe zurückgestellt. Dies erfolgt X-
mal automatisch, so daß die Verbrennung die ganze Zeit aufrechterhalten
wird.
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Sobald im Verdampfungszylinder 20 die vorbestimmte Temperatur erreicht
ist, ist der Integralmotor betriebsbereit. Das zylindrische
Steuerschieberventil 21 wird mittels des Hebels 53 in eine Vorwärtsstellung
verschoben, hiernach wird das Pedal 38 abwärts gedrückt, um Wasser
einzuspritzen. Im nächsten Augenblick wird durch den Punktkontakt 37 der
elektrische Motor 36 angeschaltet, um die Axialkolbenpumpe 35 in Bewegung
zu setzen. Durch weiteres Drücken des Pedals 38 wird der Winkel α der
Axialkolbenpumpe vergrößert, was zu einer Erhöhung der Wassermenge führt,
die durch die Wassereinspritzdüsen 32 in den Verdampfungszylinder 22
eingespritzt wird. Wenn die Wassermenge gering ist, wird sie durch die
Seitenlöcher eingespritzt. Wenn die Wassermenge zunimmt, wird das
Nadelkonusende des Zentrallochs angehoben, was den Druck des in den
Verdampfungszylinder eingespritzen Wassers automatisch reguliert. Somit
wird mittels einer Volumenveränderung des Einspritzwassers die Leistung des
Motors, d.h. die Umdrehungszahl, erhöht. Die große Innenfläche, die auf die
definierte Temperatur aufgewärmt wurde, trägt schnell zur Verdampfung des
Wassers bei. Der Dampf, der über das Loch des Motorkopfs 3 aufgenommen
wurde, gelangt zu dem elektrischen Steuerschieberventil 21, von wo er in
die Innenleitung der Gas-Dampf-Verteilungswelle 14 und in die Zylinder
eintritt. Hier übt der Dampf einen Druck auf die Kolben aus, die die
Kurbelwelle 7 in Drehung versetzen. Durch die Drehung der Gas-Dampf-
Verteilungswelle 14 ist im unteren Totpunkt des Kolbens die Einlaßöffnung
verschlossen, die Auslaßöffnung offen. Der Dampf gelangt zur Außenleitung
der Dampfverteilungswelle 14 und zur Außenleitung des zylindrischen
Steuerschieberventils 21, und zwar durch das Seitenloch im Motorkopf 3, und
dann gelangt er durch die kleine Dampfturbine 49 hindurch in den
Abgasdampfkondensator 48. Die kleine Dampfturbine 49 dreht den
Riemenantrieb 51, den Motorgenerator 50 und das Gebläse 47, welches den
Abgasdampfkondensator 48 und die Abgasleitungen 9 kühlt und führt Warmluft
in die Verbrennungskammer 2. Bei einer automatischen Abschaltung, wenn die
Verbrennung in der Verbrennungskammer 2 eine vorbestimmte Temperatur
erreicht, wird der Betrieb mit Strom und Solarenergie fortgesetzt und
automatisch wird das Zentralabsperrelement 11 geschlossen und das
Seitenabsperrelement 52 geöffnet. Auf diese Weise wird die Luft zur
Verbrennung nicht in die Verbrennungskammer 2 eingelassen, wenn hierin
keine Verbrennung stattfindet, und das wärmespeichernde Medium im
Verdampfungszylinder 20 wird mittels des Stroms oder der Solarenergie
aufgewärmt.
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Bei einer Trägheitsbewegung (Freilauf) wird das zylindrische
Steuerschieberventil 21 in der mittleren Stellung plaziert, so daß die Luft
(Dampf) in den Zylindern von einem in den anderen strömt, und es strömt
kein Wasser in den Verdampfungszylinder 20, wodurch die Wärme gehalten
wird.
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Beim Umschalten des zylindrischen Steuerschieberventus 21 in die
rückwärtige Stellung (entgegengesetzte Richtung) und einer Vorwärtsbewegung
des Fahrzeuges, läuft der Motor in einem Verdichtungsbetrieb. Damit ist
gemeint, daß die Kolben Luft in den Verdampfungszylinder 20 drücken, in
welchem der Druck sich bis zu dem Moment erhöht, in dem der Wagen anhält
und, wenn das zylindrische Steuerschieberventil 21 nicht in die mittlere
Stellung umgeschalten wird, dreht die verdichtete Luft den Motor rückwärts.
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Zum Anhalten werden die Scheiben 15 mit den an deren Umfängen
befindlichen magnetischen Sektoren eingesetzt. Durch Anschalten der
Elektrik mit Hilfe des Bremspedals 17 induzieren die Sektoren Strom in die
Kupferwindung 16, wodurch die Wärme von der Heizspule 19 im
wärmespeichernden Medium abnimmt. Auf diese Weise wird die Wärme wieder im
Integralmotor zurückgewonnen, anstatt daß sie beim Anhalten verlorengeht.
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Der Betrieb des Integralmotors mit Strom ist im kommunalen
Transportwesen möglich, wo an der Endhaltestelle durch die Heizspule 19 im
warmespeichernden Medium die Wärme erhalten wird, so daß mit einem
Ladevorgang die andere Haltestelle erreicht werden kann. Öfteres Anhalten
hilft ebenso dabei, die Wärme in der zuvor genannten Weise zu halten.
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Die Verwendung der Sonnenenergie ist an sonnigen Sommertagen möglich.
Da bei der Bewegung des Transportmittels die Schwierigkeit der Ausrichtung
zur Sonne besteht, haben die parabol-zylindrischen Konzentratoren auf den
Leitungen 57 des Sonnenkollektors 55 Rippen, die Abweichung der
Sonneneinstrahlung seitlich der Senkrechten vom Brennpunkt u 20º
einschließen. Dies ermöglicht den Einsatz von Sonnenenergie für das
Transportmittel während eines Sommers von 40º bis 50º nördlicher bzw.
südlicher Breite.
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Für Hochgeschwindigkeitskraftfahrzeuge (um Geschwindigkeits- und
Beschleunigungsrekorde aufzustellen), werden Kapseln mit Raketentreibstoff
65 in dem Verdampfungszylinder 20 plaziert und bei der Verbrennung des
Treibstoffs wird im Verdampfungszylinder für eine kurze Zeitspanne ein
hoher Druck erzeugt, der hohe Umdrehungszahlen des Integralmotors bewirkt.
Um schlechte Straßenverhältnisse zu kompensieren, sind Blockmuffen 24
vorgesehen, die an beiden Enden der Kurbelwelle 7 angekoppelt sind, um
einen Schlupf der Räder des Wagens zu verhindern.