VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG MECHANISCHER ENERGIE

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung mechanischer Energie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung mechanischer Energie vermittels einer rotierenden Wärmekraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 5.

Wärmekraftmaschinen bzw. Wärmekraftanlagen, die ihrerseits thermodynamische Kreisprozesse zur Verrichtung von mechanischer Arbeit und nachfolgenden Erzeugung elektrischen Stroms realisieren, sind seit langem bekannt. Insoweit wird auf Dubbel "Taschenbuch für den Maschinenbau", 20. Auflage, Springer- Verlag, S. D18-D21 verwiesen. Danach kommen überwiegend Gasturbinen- und Dampfkraftanlagen zur Anwendung.

Bei geschlossenen Gasturbinenanlagen wird ein Gas in einem Verdichter komprimiert, in einem Wärmeübertrager oder Gaserhitzer auf eine hohe Temperatur erwärmt, dann in einer Turbine unter Verrichtung von Arbeit entspannt und im

Wärmeübertrager und dem sich anschließenden Kühler wieder auf die

Anfangstemperatur gekühlt, worauf das Gas erneut vom Verdichter angesaugt wird.

Als Arbeitsmedien können Luft, aber auch Helium und Stickstoff zur Anwendung kommen. Als nachteilig werden ua die relativ hohen Energiekosten zur

Gewährleistung des Prozesses herausgestellt.

Dampfkraftanlagen werden dagegen mit einem Arbeitsmedium, üblicherweise Wasser, betrieben, das während des Prozesses verdampft und wieder kondensiert wird. Der Arbeitsprozess wird in seiner einfachsten Form derart durchgeführt, dass in einem Kessel das Arbeitsmedium (Wasser) bei hohem Druck isobar bis zum Siedepunkt erwärmt, verdampft und anschließend in einem sogenannten Überhitzer noch überhitzt wird. Der Dampf wird dann in einer Turbine unter Verrichtung von Arbeit adiabat entspannt und in einem Kondensator unter Wärmeabgabe verflüssigt. Anschließend wird die Flüssigkeit von einer Wasserpumpe auf Kesseldruck gebracht und wieder in den Kessel zurückgeführt. Auch hier sind erhebliche Energiemengen erforderlich, um besagten Kreisprozess aufrecht zu erhalten. Weiter ist aus der DE 196 51 645 A1 ein Verfahren zur Nutzung von Solarenergie in einem Gas- und Dampf-Kraftwerk bekannt. Im Wesentlichen wird hier vorgeschlagen, dem Wärmeträger respektive Arbeitsmedium im Gasturbinenkreis mittels Sonnenstrahlung thermische Energie zuzuführen.

Schließlich ist aus der US 3 972 195 ein Verfahren zur Erzeugung mechanischer Energie mittels einer rotierenden Wärmekraftmaschine, mit einem Gehäuseteil mit einem Einlass- und einem Auslasskanal und einem im Gehäuseteil angeordneten Rotorteil bekannt, wobei thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird, indem zwei anfangs flüssige Arbeitsmedien derart einen Arbeitsprozess durchlaufen, dass ein erstes Arbeitsmedien mit thermischer Energie angereichert wird und das zweite Arbeitsmedium eine niedrigere Siedetemperatur aufweist als das erste, so dass das zweite verdampfungsfähige Arbeitsmedium bei Kontakt mit dem ersten, mit thermischer Energie angereicherten Arbeitsmedium in einen gasförmigen Aggregatzustand übergeht. Die beiden Arbeitsmedien werden innerhalb einer Düse zusammengeführt, so dass im Ergebnis ein „Zwei-Phasen-Jet", dh, eine Strömung mit hoher Geschwindigkeit, bestehend aus einem flüssigen und einem gasförmigen Arbeitsmedium, erzeugt wird, welcher auf Rotorblätter des Rotors trifft und denselben infolge der erhöhten Strömungsenergie antreibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung mechanischer Energie vermittels einer rotierenden Wärmekraftmaschine anzugeben, welches im Hinblick auf den Stand der Technik geringere Mengen an thermischer Energie zur Gewährleistung eines thermodynamischen Kreisprozesses zur Verrichtung von verwertbarer mechanischer Arbeit benötigt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 5, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen entnehmbar sind.

Danach wird die Aufgabe zunächst durch ein Verfahren zur Erzeugung mechanischer Energie vermittels einer rotierenden Wärmekraftmaschine, mit einem Gehäuseteil mit zumindest einem Einlass- und einem Auslasskanal und zumindest einem im Gehäuseteil drehenden Teil, wobei thermische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt wird und verwendete Arbeitsmedien einen Kreisprozess durchlaufen, derart gelöst, dass in einem geschlossenen, anfangs mit einem bestimmten Unterdruck ausgestatteten System folgende Verfahrensschritte nacheinander durchgeführt werden: a) einem ersten flüssigen Arbeitsmedium wird thermische Energie zugeführt, b) besagtes, mit thermischer Energie angereichertes erstes Arbeitsmedium wird im flüssigen Zustand zumindest einer durch das Gehäuseteil und dem im Gehäuseteil angeordneten drehenden Teil gebildeten Arbeitskammer zugeführt, c) unmittelbar vor und/oder innerhalb der zumindest einen Arbeitskammer wird dem ersten flüssigen Arbeitsmedium zumindest ein weiteres flüssiges Arbeitsmedium mit einer zum ersten flüssigen Arbeitsmedium niedrigeren Siedetemperatur zugeführt, wobei das zumindest eine weitere Arbeitsmedium infolge der Vereinigung mit dem ersten, mit thermischer Energie angereicherten Arbeitsmedium in einen gasförmigen Zustand übergeht respektive expandiert sowie einen Überdruck erzeugt und Arbeit derart verrichtet, dass auf das drehende Teil ein Drehmoment aufgebracht wird, d) nach einer definierten Umdrehung des drehenden Teils wird das aus dem ersten und dem zumindest einen weiteren Arbeitsmedium bestehende

Arbeitsmedien-Gemisch infolge eines am Auslasskanal anliegenden Unterdruckes der zumindest einen Arbeitskammer durch besagten Auslasskanal im Gehäuseteil hindurch entnommen und nachfolgend abkühlt, wodurch ein ständiges Druckgefälle im System zur Entnahme eines nachfolgenden Arbeitsmedien-Gemisches und zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Kreisprozesses aufrecht erhalten wird, e) die Arbeitsmedien werden voneinander räumlich getrennt und in den Kreisprozess respektive in getrennte Kreisläufe zurückgeführt.

Die erfindungsgemäße Nutzung von zumindest zwei, unterschiedliche Siedetemperaturen aufweisenden Arbeitsmedien gestattet in besonders vorteilhafter Weise eine punktuelle Erzeugung von gasförmigem Arbeitsmedium im unmittelbaren Bereich der Wärmekraftmaschine, wobei im Vergleich mit herkömmlichen Wärmekraftmaschinen die erforderlicher thermischer Energie zur Gewährleistung des kontinuierlichen Kreisprozesses wesentlich minimiert ist.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die thermischer Energie für besagtes erstes Arbeitsmedium von einer oder mehreren, thermische Energie bereitstellenden Einrichtungen in Form von

Solarkollektoren, elektrische Energie erzeugenden Photovoltaikzellen in Verbindung mit elektrisch betriebenen Heizelementen, Wärmespeichern, elektrischen

Heizelementen an sich, Wärmepumpen, Verbrennungsanlagen, Wärmetauschern, Verbrennungskraftmaschinen und/oder dgl. mehr bereitgestellt wird.

Wie die Erfindung weiter vorsieht, werden das erste und/oder das zumindest eine weitere Arbeitsmedium über je ein Einspritzventil geregelt der Arbeitskammer zugeführt, wodurch zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Kreisprozesses beispielsweise auch Temperatur- und/oder Druckschwankungen im System, aber auch in der Umgebung der Vorrichtung Berücksichtigung finden können.

Demgemäß kann es angezeigt sein, das Volumen der der zumindest einen Arbeitskammer zugeführten Arbeitsmedien in Abhängigkeit von der sensierten aktuellen Ausgangstemperatur und/oder dem sensierten aktuellen Ausgangsdruck in der Arbeitskammer und/oder der aktuellen Ausgangstemperatur des ersten und/oder zumindest einen weiteren Arbeitsmediums rechnergesteuert zu ermitteln.

Die Vorrichtung zur Erzeugung mechanischer Energie vermittels einer rotierenden Wärmekraftmaschine, mit einem Gehäuseteil mit zumindest einem Einlass- und einem Auslasskanal und zumindest einem im Gehäuseteil drehenden Teil, wobei thermische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt wird und verwendete Arbeitsmedien einen Kreisprozess durchlaufen, zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass die Vorrichtung ein geschlossenes, anfangs mit einem bestimmten Unterdruck ausgestattetes System bildet, ein erstes und zumindest ein weiteres Arbeitsmedium wenigstens zu Beginn des Kreisprozesses respektive unmittelbar vor Eintritt in die Wärmekraftmaschine einen flüssigen Aggregatzustand aufweisen und in verschiedenen Kreisläufen geführt sind, die Kreisläufe und demgemäß die Arbeitsmedien unmittelbar vor und/oder innerhalb zumindest einer durch das Gehäuseteil und das darin angeordnete drehende Teil gebildeten Arbeitskammer der Wärmekraftmaschine vorübergehend direkt zusammengeführt sind und das zumindest eine weitere Arbeitsmedium eine niedrigere Siedetemperatur aufweist als das erste Arbeitsmedium.

Die Wärmekraftmaschine kann hierbei von radial außen und/oder radial innen mit Arbeitsmedium beschickbar sein.

Das erste flüssige Arbeitsmedium ist zur Aufnahme von thermischer Energie und das zumindest eine weitere flüssige Arbeitsmedium zur Verrichtung von Arbeit vorgesehen, wobei das zumindest eine weitere flüssige Arbeitsmedium durch ein niedrigsiedendes Arbeitsmedium gebildet ist, welches geeignet ist, bei Kontakt mit dem ersten flüssigen und mit thermischer Energie angereicherten Arbeitsmedium in einen gasförmigen Zustand überzugehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das drehende Teil der Wärmekraftmaschine auf einer drehfesten Welle in Form einer Hohlwelle drehgelagert, wobei besagte Hohlwelle zumindest zwei sich in axialer Richtung erstreckende Medienzuführungsleitungen aufweist, die eine der zumindest zwei Medienzuführungsleitungen für das erste Arbeitsmedium und die andere für das zumindest eine weitere Arbeitsmedium vorgesehen ist, jede Medienzuführungsleitung mit zumindest einem Einlasskanal in der Mantelfläche der Hohlwelle verbunden ist und die Einlasskanäle durch Drehung des drehenden Teils mit zumindest einer Öffnung einer jeden durch das Gehäuseteil und das darin angeordnete drehende Teil gebildeten Arbeitskammer der Wärmekraftmaschine strömungstechnisch verbindbar sind.

Vorzugsweise sind die zumindest zwei Medienzuführungsleitungen durch eine axiale Teilung des Hohlraums der Hohlwelle gebildet.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Einlasskanäle der Medienzuführungsleitungen und die zu diesen korrespondierenden Öffnungen der Arbeitskammern derart zueinander angeordnet sind, dass bei Umlauf des drehenden Teils die betreffende Arbeitskammer zeitlich nacheinander oder gleichzeitig mit den Arbeitsmedien beaufschlagbar ist.

Ferner können die Medienzuführungsleitungen mit einem Überdruck beaufschlagt sein.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung respektive der Wärmekraftmaschine derselben kann im Gehäuseteil der Wärmekraftmaschine zumindest eine Öffnung zur zusätzlichen Beschickung der Arbeitskammern mit erstem Arbeitsmedium von radial außen vorgesehen sein.

Des Weiteren kann es sich als zweckmäßig erweisen, im Gehäuseteil zumindest ein Entlüftungsventil anzuordnen, aus welchem überschüssiges erstes Arbeitsmedium während der Beschickung der betreffenden Arbeitskammer mit erstem und/oder weiterem Arbeitsmedium entweichen kann.

Ebenso kann im Gehäuseteil zumindest eine Öffnung zur zusätzlichen Beschickung der jeweiligen bereits mit beiden Arbeitsmedien gefüllten Arbeitskammer mit dem zumindest einem weiteren Arbeitsmedium vorgesehen sein, wodurch ebenfalls eine bzw. eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung respektive der Wärmekraftmaschine derselben bewirkt werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Wärmekraftmaschine der in Rede stehenden Vorrichtung sind zwei oder mehr koaxial zueinander angeordnete und miteinander drehfest verbundene sowie weitestgehend gleichartig ausgebildete drehende Teile auf einer gemeinsamen drehfesten Hohlwelle mit Medienzuführungsleitungen drehgelagert.

Die drehenden Teile können derart relativ zueinander um die Mittelachse winkelversetzt angeordnet sein, dass eine Unwucht im gebildeten drehenden System infolge Expansion des Arbeitsmedien-Gemisches vermieden ist.

Wie die Erfindung noch vorsieht, sind dem Kreislauf des ersten Arbeitsmediums eine oder mehrere, thermische Energie bereitstellende Einrichtungen in Form von Solarkollektoren, elektrische Energie erzeugenden Photovoltaikzellen in Verbindung mit elektrisch betriebenen Heizelementen, Wärmespeichern, elektrischen Heizelementen an sich, Wärmepumpen, Verbrennungsanlagen, Wärmetauschern, Verbrennungskraftmaschinen und/oder dgl. mehr zugeordnet.

Als zweckmäßig haben sich des Weiteren in die Kreisläufe der Arbeitsmedien integrierte Förderpumpen erwiesen, welche sicherlich leicht nachvollziehbar einen kontinuierlichen Kreisprozess vorteilhaft unterstützen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Maßnahme ist in Strömungsrichtung der Arbeitsmedien respektive des Arbeitsmedien-Gemisches gesehen unmittelbar hinter der Wärmekraftmaschine ein Mittel zur räumlichen Trennung der Arbeitsmedien und Zuordnung derselben auf den jeweiligen Kreislauf angeordnet.

Das Mittel zur räumlichen Trennung der Arbeitsmedien ist durch ein Kondensationsteil gebildet, wobei am Boden desselben das erste flüssige Arbeitsmedium abführbar und im oberen Bereich des Kondensationsteils das zumindest eine weitere, sich im gasförmigen Zustand befindliche Arbeitsmedium absaugbar und einer Kondensation durch Kühlung zuführbar ist.

Um insbesondere die Trennung der Arbeitsmedien sowie die Erzeugung eines definierten Unterdruckes im System vorteilhaft zu unterstützen, weist das Kondensationsteil eine integrierte und fremdangetriebene Kolben-Zylinder- Anordnung auf.

In Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, in den Kreislauf des ersten Arbeitsmediums eine Wärmepumpe einzubinden, deren Verdampfer zur Kühlung des im oberen Bereich des Kondensationsteils abgesaugten und sich im gasförmigen Zustand befindlichen Arbeitsmediums mit besagtem Kondensationsteil zur räumlichen Trennung der Arbeitsmedien verbunden ist.

Fernerhin kann der Wärmekraftmaschine zumindest ein Sensor zur Ermittlung der aktuellen Ausgangstemperatur und/oder des aktuellen Ausgangsdruckes in der zumindest einen Arbeitskammer und/oder zur Ermittlung der Ausgangstemperatur des ersten und/oder zumindest einen weiteren Arbeitsmediums zugeordnet sein.

Der zumindest eine Sensor ist elektrisch oder berührungslos mit einer Rechnereinheit, die ihrerseits Steuersignale generierend, wenigstens mit einem im Kreislauf des ersten Arbeitsmediums angeordneten und dem Einlasskanal desselben zugeordneten Einspritzventil, vorzugsweise mit einem im Kreislauf des ersten und zumindest einen weiteren Arbeitsmediums angeordneten und dem Einlasskanal desselben zugeordneten Einspritzventil verbunden.

Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, kann die Vorrichtung als Antrieb für ein Fahrzeug, insbesondere auch als Antrieb in einem Hybridfahrzeug und/oder vermittels zumindest eines am drehenden Teil der Wärmekraftmaschine angeschlossenen Generators zur Erzeugung elektrische Energie Verwendung finden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 äußerst schematisch die Vorrichtung zur Erzeugung mechanischer Energie vermittels einer rotierenden Wärmekraftmaschine,

Fig. 2 äußerst schematisch einen Radialschnitt durch die Wärmekraftmaschine der Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltungsvariante, Fig. 3 eine Kolben-Zylinder-Anordnung eines Kondensationsteils der Vorrichtung nach Fig. 1 , Fig. 4 die Wärmekraftmaschine der Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsvariante in einem Längsschnitt, Fig. 5 die Wärmekraftmaschine nach Fig. 4 in einem Radialschnitt, Fig. 6 die perspektivische Ansicht des drehenden Teils der Wärmekraftmaschine nach Fig. 4 in einem Teillängsschnitt,

Fig. 7 die perspektivische Ansicht der komplett montierten Wärmekraftmaschine nach Fig. 4 in einem Teillängsschnitt, und Fig. 8 die perspektivische Ansicht der komplett montierten Wärmekraftmaschine nach Rg. 4.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine rotierende Wärmekraftmaschine 1, mit einem Gehäuseteil 2 und einem in demselben drehenden Teil 3, welches vorliegend durch eine Mehrzahl auf einer Welle 4 fest angeordnete Rotorblätter 5 gebildet ist. Die gezeigte Wärmekraftmaschine 1 entspricht sozusagen in ihrer Grundstruktur einer an sich bekannten Turbine mit Turbinengehäuse und einem darin umlaufenden Turbinenrad.

Erfindungsgemäß wird die Wärmekraftmaschine 1 mit einem ersten und zumindest einem weiteren Arbeitsmedium 6, 7 betrieben. Die Arbeitsmedien 6, 7 sind in verschiedenen Kreisläufen 8, 9 geführt und weisen zu Beginn des jeweiligen Kreisprozesses respektive unmittelbar vor Eintritt in die Wärmekraftmaschine 1 einen flüssigen Aggregatzustand auf.

Die gesamte Vorrichtung, bestehend insbesondere aus der Wärmekraftmaschine 1 , den angeschlossenen Kreisläufen 8, 9 und Nebenaggregaten, bildet dabei ein weitestgehend geschlossenes System aus, welches durch an sich bekannte umfassende Abdichtungsmaßnahmen gewährleistet ist.

Vorliegend sind der Wärmekraftmaschine 1 für den Eintritt der Arbeitsmedien 6, 7 in dieselbe zwei Einlasskanäle 10, 11 und ein Auslasskanal 12 zur Führung des Arbeitsmedien-Gemisches 13 aus der Wärmekraftmaschine 1 heraus zugeordnet.

Durch diese Maßnahme sind die beiden Arbeitsmedien 6, 7 bzw. deren Kreisläufe 8, 9 somit zumindest innerhalb der Wärmekraftmaschine 1 , sozusagen vorübergehend direkt zusammengeführt.

Selbstverständlich kann es auch angezeigt sein und wird durch die Erfindung mit erfasst, lediglich einen Einlasskanal vorzusehen, wobei dann die Arbeitsmedien 6, 7 unmittelbar vor der Wärmekraftmaschine 1 und/oder innerhalb derselben zusammengeführt werden können (nicht näher gezeigt). Um nunmehr einen kontinuierlichen Kreisprozess der Wärmekraftmaschine 1 zu realisieren, sind im Ausgangszustand flüssige Arbeitsmedien 6, 7 mit unterschiedlichen Siedetemperaturen vorgesehen, wobei das zumindest eine weitere Arbeitsmedium 7 eine niedrigere Siedetemperatur aufweist als das erste Arbeitsmedium 6 und seinerseits geeignet ist, bei Kontakt mit dem ersten, mit entsprechend hoher thermischer Energie angereicherten Arbeitsmedium 6 in einen gasförmigen bzw. dampfförmigen Zustand überzugehen.

Im Wesentlichen sind somit das erste flüssige Arbeitsmedium 6 zur Aufnahme von thermischer Energie und das zumindest eine weitere flüssige Arbeitsmedium 7 zur Verrichtung von Arbeit vorgesehen.

Die thermische Energie kann dabei dem ersten Arbeitsmedium 6 vermittels einer oder mehrerer geeigneter Einrichtungen 14, beispielsweise in Form von Solarkollektoren, elektrische Energie erzeugenden Photovoltaikzellen in Verbindung mit elektrisch betriebenen Heizelementen, Wärmespeichern, elektrischen Heizelementen an sich, die beispielsweise netzbetrieben sind, Wärmepumpen, Verbrennungsanlagen, Wärmetauschern, Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Restwärme aus der Kraftstoffverbrennung nutzbar ist, und/oder dgl. mehr, über einen in den Kreislauf 8 des ersten Arbeitsmediums 6 eingebundenen Wärmetauscher 14a bereitgestellt werden.

Zur Unterstützung besagter Kreisläufe 8, 9 ist in denselben jeweils eine an sich bekannte Förderpumpe 15 angeordnet. Diese kann elektrisch, aber auch mechanisch betrieben, beispielsweise über ein an sich bekanntes Riemen- oder Zahnradgetriebe mit der Welle 4 der Wärmekraftmaschine 1 wirkverbunden sein (nicht näher dargestellt).

Nachfolgend wird die Erfindung weiter anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Wie bereits oben ausgeführt, wird das gesamte System zunächst mit einem bestimmten Unterdruck ausgestattet, um, wie unten näher beschrieben, ein Anfahren desselben bewerkstelligen zu können. Im Anschluss daran wird dem ersten flüssigen Arbeitsmedium 6 vermitteis der oben genannten Einrichtungen 14 thermische Energie zugeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das mit thermischer Energie angereicherte Arbeitsmedium 6 durch eine viskose, nicht- oder schwerentflammbare, korrosionshemmende sowie hohe thermische Energie respektive Wärmemengen aufnehmende Substanz gebildet. Insofern bietet sich hierfür beispielsweise ein 1 ,2- oder 1 ,3 Propandiol-Wasser-Gemisch, im Handel als "Solarfluid L" oder "Tyfocor ^® LS" bekannt, an.

Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf vorgenannte Substanz, sondern erfasst sämtliche an sich bekannten und geeigneten Substanzen, die vorstehenden Merkmalen weitestgehend Rechnung tragen sowie einen Schmelzpunkt unter -30 ⁰ C und einen Siedepunkt über 180 °C aufweisen und sich in der Wärme nicht mit dem weiteren Arbeitsmedium 7 chemisch verbinden.

Als zweckmäßig wird es ferner erachtet, wenn besagtes Arbeitsmedium 6 auf eine Arbeitstemperatur von etwa 140 ⁰ C bis kurz unter Siedepunkt erwärmt wird.

Das mit thermischer Energie angereicherte erste Arbeitsmedium 6 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, nunmehr aufgrund des durch die Förderpumpe 15 des betreffenden Kreislaufes 8 aufgebauten Leitungsdruckes zu einem Zeitpunkt "ti" von radial außen vermittels eines Einspritzventils 17 über einen ersten Einlasskanal 10 des Gehäuseteils 2 der Wärmekraftmaschine 1 in eine durch das drehende Teil 3 (Turbinenrad) bzw. deren Rotorblätter 5 und das Gehäuseteil 2 ausgebildete Arbeitskammer 16i eingespritzt.

Beim Anfahren des Systems wird dabei die Drehbewegung des drehenden Teils 3 zunächst mittels eines nicht näher dargestellten externen Antriebs, beispielsweise eines nicht näher gezeigten elektrischen Antriebs, bewerkstelligt. Ebenso kann der erste Einlasskanal 10 des Gehäuseteils 2 auch derart angeordnet sein, dass bereits die auf das in die Arbeitskammer 16i eingespritzt Arbeitsmedium 6 einwirkende Schwerkraft eine bestimmte gewünschte Drehbewegung des drehenden Teils 3 bewirkt. Hat besagte Arbeitskammer 16 ₁ zu einem Zeitpunkt "t ₂ " den zweiten Einlasskanal 11 erreicht, wird der Arbeitskammer I61 (160 und demgemäß dem mit thermischer Energie angereicherten ersten Arbeitsmedium 6 ebenfalls von radial außen über ein Einspritzventil 18 vorzugsweise unter hohem Druck zumindest ein weiteres, zunächst flüssiges Arbeitsmedium 7 zugeführt, welches seinerseits über eine niedrigere Siedetemperatur verfügt als das erste Arbeitsmedium 6.

Hier bieten sich flüssige Alkane, wie beispielsweise Hexan, mit einem Siedepunkt von etwa 68,7 ⁰ C, oder Heptan, mit einem Siedepunkt von 98,4 ⁰ C an. Gleichfalls können 1 -wertige Alkohole, wie z. B. 2-Propanol, mit einem Siedepunkt von 82,3 ⁰ C, Propanol, mit einem Siedepunkt von 97 ⁰ C, oder Ethanol, mit einem Siedepunkt von 78,3 ⁰ C Verwendung finden. Denkbar sind ferner alizyklische Verbindungen der Zykloalkane, wie z. B. Zyklopentan, -hexan, -heptan, mit einem Siedepunkt von etwa 70 ⁰ C bis etwa 100 ⁰ C. Schließlich sind auch andere an sich bekannte reaktionsträge, leicht siedende Flüssigkeiten, wie azeotrope Gemische, Alkene oder, Metylalkane denkbar.

Für den Fachmann sicherlich leicht nachvollziehbar, sind vorstehende bevorzugte Substanzen nur beispielgebend aufgeführt. Sicherlich sind statt dessen noch eine Vielzahl anderer an sich bekannter und geeigneter Substanzen denkbar, wie zB auch Wasser, die jedoch den Rahmen dieser Erfindung sprengen würden.

Hinsichtlich der denkbaren Kombinationen von geeigneten Arbeitsmedien 6, 7 ist in jedem Fall darauf zu achten, dass die Arbeitsmedien 6, 7 keine chemische Verbindung eingehen und das weitere Arbeitsmedium 7 eine niedrige Verdampfungswärme benötigt.

Infolge der Vereinigung der beiden Arbeitsmedien 6, 7 geht das niedrigsiedende Arbeitsmedium 7 unter Verrichtung von Arbeit in einen gasförmigen bzw. dampfförmigen Zustand über. Es expandiert und erzeugt somit einen Überdruck "P ₁ ", der seinerseits auf das drehende Teil 3 der Wärmekraftmaschine 1 ein Drehmoment aufbringt, welches die Arbeitskammer I 6 ₁ (160 ⁱⁿ Richtung des Auslasskanals 12 der Wärmekraftmaschine 1 bewegt. Es versteht sich von selbst, dass zur Realisierung einer gleichförmigen Drehbewegung des drehenden Teils 3 der Wärmekraftmaschine auch die nachfolgenden Arbeitskammern 16 _2-n wie vorbeschrieben mit Arbeitsmedien 6, 7 beschickt werden.

Hat die Arbeitskammer 16i (16i") zu einem Zeitpunkt "t ₃ " den Auslasskanal 12 erreicht, wird das erzeugte Arbeitsmedien-Gemisch 13, bestehend aus noch flüssigem ersten Arbeitsmedium 6 und gasförmigem Arbeitsmedium 7, aufgrund des anfangs auf das System aufgebrachten und demgemäß am Auslasskanal 12 anliegenden Unterdruckes "p ₂ " der Arbeitskammer ^6^ (ϊQ-\ ^" ) der Wärmekraftmaschine 1 entnommen, sozusagen aus derselben herausgesaugt, und schließlich abgekühlt.

Ein geeignetes Mittel zur Abkühlung des Arbeitsmedien-Gemisches 13 und zur räumlichen Trennung der Arbeitsmedien 6, 7 ist vorliegend durch ein Kondensationsteil 19 gebildet, in welchem das zumindest eine niedrigsiedende Arbeitsmedium 7 durch Kondensation desselben wieder in den flüssigen Ausgangszustand überführt wird.

Durch die Abkühlung des Arbeitsmedien-Gemisches 13, insbesondere des niedrigsiedenden Arbeitsmediums 7 und dessen Kondensation wird der anfangs eingestellte Unterdruck "p ₂ " bzw. das Druckgefälle "pi > P2" im System zur Entnahme nachfolgender Arbeitsmedien-Gemische 13 und Gewährleistung des kontinuierlichen Kreisprozesses aufrecht erhalten.

Fig. 1 zeigt äußerst schematisch ein solches Kondensationsteil 19, wobei am Boden 19a desselben das erste flüssige Arbeitsmedium 6 abführbar und in einem oberen glockenartigen Bereich 19b des Kondensationsteils 19 das zumindest eine weitere, sich im gasförmigen Zustand befindliche Arbeitsmedium 7 absaugbar und besagter Kondensation durch Kühlung zuführbar ist.

Zur Kühlung sind vorliegend Kühlschlangen 20 eines Verdampfers einer an sich bekannten, hier nicht näher gezeigten Wärmepumpe vorgesehen, die ihrerseits in den Kreislauf 8 des ersten Arbeitsmediums 6 eingebunden ist. Sicherlich sind auch andere an sich bekannte Kühlmaßnahmen denkbar, wie beispielsweise Luftkühlung. Die abgeführte Wärmeenergie kann dabei zur neuerlichen Erwärmung des ersten Arbeitsmediums 6 verwendet werden und/oder zur Erwärmung eines dritten Arbeitsmediums und/oder einer Brauchwassererwärmung dienen.

Um etwaige Luftzufuhr von außen durch Undichtigkeit im System zu beherrschen und die Trennung der Arbeitsmedien 6, 7 sowie die Erzeugung eines definierten Unterdruckes im System vorteilhaft zu unterstützen, kann im oberen Bereich des Kondensationsteils 19 zur Kondensation und Kühlung des weiteren und sich im gasförmigen Zustand befindlichen Arbeitsmediums 7 eine fremdangetriebene sowie gekühlte Kolben-Zylinder-Anordnung 32 vorgesehen sein (Fig. 3).

Die Kolben-Zylinder-Anordnung 32 umfasst im Wesentlichen einen oberen und einen unteren Kolben 33, 34, die ihrerseits vermittels eines starren langgestreckten Stangenteils 35 fest miteinander verbunden und jeweils in einem Zylinder 36, 37 axial geführt sind.

Die beiden Zylinder 36, 37 sind über eine Bohrung untereinander verbunden, in welcher das Stangenteil 35 dichtend geführt ist.

Der obere Kolben 33 begrenzt zum unteren Kolben 34 hin einen oberen Arbeitsraum 38, wogegen der untere Kolben 34 zum oberen Kolben 33 hin einen unteren Arbeitsraum 39 begrenzt.

Der Verbund aus Kolben 33, 34 und Stangenteil 35 ist mittels eines an sich bekannten und demgemäß nicht näher gezeigten Fremdantriebes 40, welcher elektrisch, mechanisch oder elektro-mechanisch betrieben sein kann, axial innerhalb der Zylinder 36, 37 verfahrbar.

Die Funktionsweise der Kolben-Zylinder-Anordnung 32 ist hierbei wie folgt:

Gasförmiges Arbeitsmedium 7 und etwaige durch Undichtigkeit des Systems in dasselbe eingedrungene Außenluft wird durch ein Ventil 41 hindurch, welches ein einseitig öffnendes Kugelventil sein kann, in den unteren Arbeitsraum 39 infolge Unterdruckes in demselben hinein gesaugt. In diesem Fall, ist der Druck „p ₂ " (Unterdruck) im Kondensationsteil (19) > dem Druck „p ₃ " (Unterdruck) des Arbeitsraumes 39.

Im Anschluss daran wird der untere Kolben 34 mittels des Fremdantriebes 40 zu einem oberen Totpunkt bewegt, wobei eine Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmediums 7 samt etwaiger Luft, einhergehend mit einer gewissen Erwärmung, zu verzeichnen ist. Das Ventil 41 ist geschlossen.

Ist eine bestimmte Wegstrecke zurückgelegt, ist über einen in die Außenkontur des Stangenteils 35 eingearbeiteten Arbeitskanals 42 ein Medienaustausch zu verzeichnen, da der obere Kolben 33 unter Erzeugung eines Unterdruckes nach oben verschoben wurde. Das Arbeitsmedium 7 sowie etwaige Luft strömen unter Entspannung und Abkühlung in den oberen Arbeitsraum 38, das Arbeitsmedium 7 kondensiert, ggf. unterstützt durch eine zusätzlich Abkühlung von außen.

Wird der Verbund aus Kolben 33, 34 und Stangenteil 35 wieder nach unten verfahren, wird zum einen der Arbeitskanal 42 des Stangenteils 35 nach unten aus seiner Arbeitsstellung verschoben und demgemäß die Bohrung von dem Stangenteil 35 wieder dichtend verschlossen. Etwaige Luft kann über einen Strömungskanal 43 mit Ventil 44 infolge Druckaufbaus im unteren Bereich des oberen Zylinders 36 in einen oberen Bereich besagten Zylinders 36 gelangen, wobei durch die Bewegung des oberen Kolbens 33 und besagtes Ventil 44 der Strömungskanal 43 geschlossen und geöffnet wird.

Zum anderen wird ein am oberen Arbeitsraum 38 angeordnetes Ventil 45, welches sensorisch oder mechanisch ansteuerbar ist und ebenfalls ein einseitig öffnendes Kugelventil sein kann, im unteren Drittel der nach unten gerichteten Kolbenbewegung geöffnet und das kondensierte Arbeitsmedium 7 an den zugehörigen Medien-Kreislauf 9 übergeben. Etwaige Luft wird bei der nächsten nach oben gerichteten Bewegung der Kolbeneinheit, dh, wenn der obere Kolben 33 den oberen Totpunkt erreicht, über ein Ventil 46 abgegeben bzw. aus dem System entfernt, Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass die Bewegung des Verbundes aus Kolben 33, 34 und Stangenteil 35 in direkter Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Wärmekraftmaschine 1 und demgemäß der Bereitstellung von Arbeitsmedien-Gemisch 13, bei Bedarf rechnergesteuert kontinuierlich erfolgt.

Demgegenüber kann es jedoch auch angezeigt sein, anstelle der Kolben-Zylinder- Anordnung 32 eine an sich bekannte Unterdruckpumpe mit Kühlung zu verwenden, wobei der Pumpe ein Kühler vor- und/oder nachgeschaltet ist. In diesem Fall muss das Kondensat des Arbeitsmediums 7 unter Luftabschluss in das System zurückgeführt werden. Eine derartige Anordnung ist somit durch die Erfindung mit erfasst (nicht näher dargestellt).

Beide Arbeitsmedien 6, 7 werden schließlich im flüssigen Zustand vermittels der Förderpumpen 15 wieder in den Kreisprozess respektive in den jeweils zugeordneten separaten Kreislauf 8, 9 zurückgeführt.

Der Fachmann wird sicherlich leicht erkennen, dass die Arbeitsmedien 6, 7 auch in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzort zu wählen sind, so dass für sämtliche zu erwartende Temperaturbereiche am besagten Einsatzort auch der verfahrensgemäß im System erforderliche Aggregatzustand beibehalten respektive erreicht wird.

Ferner ist es angezeigt, das Volumen der der zumindest einen Arbeitskammer 16i _-n zugeführten Arbeitsmedien 6, 7 in Abhängigkeit von der sensierten aktuellen Ausgangstemperatur und/oder dem sensierten aktuellen Ausgangsdruck in der Arbeitskammer 16i _-n und/oder der aktuellen Ausgangstemperatur des ersten Arbeitsmediums 6 und/oder des zumindest einen weiteren Arbeitsmediums 7 rechnergesteuert zu ermitteln.

Insofern ist zumindest ein geeigneter, an sich bekannter Druck- und/oder Temperatur-Sensor 21 vorgesehen, der seinerseits elektrisch oder berührungslos mit einer Rechnereinheit 22 verbunden ist (Fig. 1).

Diese Rechnereinheit 22 generiert ihrerseits in Abhängigkeit von den vom zumindest einen Sensor 21 bereitgestellten Signalen 21a und unter Verwendung von vorermittelten Vergleichswerten Steuersignale 22a für wenigstens eines der beiden Einspritzventile 17, 18 der Kreisläufe 8, 9, vorzugsweise für beide Einspritzventile 17, 18 der Kreisläufe 8, 9, wodurch das Einspritzvolumen der Arbeitsmedien 6, 7 bzw. die optimale Menge der verdampfenden Flüssigkeit (Arbeitsmedium 7) zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Kreisprozesses und eines hohen Wirkungsgrades der Wärmekraftmaschine 1 vorteilhaft geregelt werden kann.

Wird vermittels der zumindest einen thermische Energie bereitstellenden Einrichtung 14, beispielsweise eines Sonnenkollektors, mehr thermische Energie bereitgestellt als benötigt, so kann diese zu Heizzwecken verwendet und/oder gespeichert werden. Als Speicher bieten sich beispielsweise sogenannte Langzeit-Latentwärmespeicher mit einem geeigneten Speichermedium, wie einer Salzlösung oder einem im Schmelzpunkt beeinflussten Parafin, an.

Wie der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, ist zweckmäßigerweise am drehenden Teil 3 der Wärmekraftmaschine 1 bzw. an der Welle 4 desselben ein an sich bekannter Generator 23 zur Erzeugung elektrischer Energie angeschlossen.

Vorstehendes Ausführungsbeispiel stellt im Wesentlichen auf eine Wärmekraftmaschine 1 nach Art einer an sich bekannten Turbine mit Turbinengehäuse und einem darin drehenden Turbinenrad ab, wobei die Arbeitsmedien 6, 7 ausschließlich von radial außen durch Einlasskanäle 10, 11 im Gehäuseteil 2 der Wärmekraftmaschine 1 hindurch den Arbeitskammern 16i- _n zugeführt werden.

Denkbar ist es jedoch auch und wird durch die Erfindung mit erfasst, eine Wärmekraftmaschine 1 nach Art eines Motors mit Motorgehäuse und in Anlehnung an einen Kreiskolbenmotor mit einem darin drehenden Kolben zu verwenden, wobei statt der herkömmlichen Kraftstoffverbrennung die thermische Reaktion eines flüssigen Arbeitsmediums 7 im Sinne lediglich einer Veränderung des Aggregatzustandes, nämlich vom flüssigen zum gasförmigen hin, und einer daraus resultierenden Expansion desselben, einhergehend mit der Verrichtung von Arbeit, genutzt wird. Die in den Fig. 4 bis 8 gezeigte Ausgestaltungsvariante einer Wärmekraftmaschine 1 der Vorrichtung zur Erzeugung mechanischer Energie unterscheidet sich zu der vorbeschriebenen im Wesentlichen dadurch, dass ein gemeinsames fest stehendes Gehäuseteil 2 und mehrere, vorliegend sechs in demselben zueinander koaxial und drehfest angeordnete drehende Teile 3.1 bis 3.6 mit durch das Gehäuseteil 2 und die drehenden Teile 3.1 bis 3.6 gebildeten Arbeitskammern 16i _-n , welche vorliegend jeweils durch eine Mehrzahl auf einer gemeinsamen Hohlwelle 4.1 fest angeordnete und gleichmäßig über den Umfang verteilte Rotorblätter 5 gebildet sind, vorgesehen sind.

Die nach Fig. 5 im Uhrzeigersinn drehenden Teile 3.1 bis 3.6 respektive deren gemeinsame Hohlwelle 4.1 ist über Wälzlager 24 zum einen an der Innenmantelfläche des Gehäuseteils 2 und zum anderen auf der Außenmantelfläche einer drehfest mit dem Gehäuseteil 2 verbundenen Welle 4.2 drehbar abgestützt, wobei die radiale Beabstandung zwischen den drehenden Teilen 3.1 bis 3.6 und dem feststehenden Gehäuseteil 2 sowie der feststehenden Welle 4.2 derart minimiert ist, dass zwar eine Relativbewegung gestattet, jedoch die durch das Gehäuseteil 2 und die drehenden Teile 3.1 bis 3.6 gebildeten Arbeitskammern 16i _-n zumindest weitestgehend flüssigkeitsdicht, vorzugsweise jedoch gasdicht sind.

Diese Wärmekraftmaschine 1 wird ebenfalls mit einem ersten und zumindest einem weiteren, in verschiedenen Kreisläufen 8, 9 geführten Arbeitsmedium 6, 7 der oben näher beschriebenen Art betrieben.

Die Arbeitsmedien 6, 7 werden über in die Kreisläufe 8, 9 integrierte Medienzuführungsleitungen 25, 26 der im Gehäuseteil 2 fest angeordneten Welle 4.2 zugeführt, welche vorliegend als Hohlwelle ausgebildet ist.

Die Welle 4.2 in Form einer Hohlwelle weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine axiale Teilung auf, die ihrerseits durch eine Trennwand 27 realisiert ist. Die Trennwand 27 besitzt vorzugsweise eine hier nicht näher abgebildete thermische Isolation, um einen Wärmeaustausch zwischen den beiden Arbeitsmedien 6, 7 innerhalb der Welle 4.2 weitestgehend zu vermeiden. Durch vorstehende Maßnahmen sind die Medienzuführungsleitungen 25, 26, wobei vorliegend die Medienzuführungsleitung 25 für das erste Arbeitsmedium 6 und die Medienzuführungsleitung 26 für das zumindest eine weitere Arbeitsmedium 7 vorgesehen ist, einfach und kostengünstig axial bis zu den drehenden Teilen 3.1 bis 3.6 geführt.

Selbstverständlich kann es auch angezeigt sein, und ist durch die Erfindung demgemäß mit erfasst, statt einer axialen Teilung der Welle 4.2 / Hohlwelle besagte Medienzuführungsleitungen 25, 26 aufzuteilen und Teilleitungen zu den axial hintereinander angeordneten drehenden Teilen 3.1 bis 3. 6 zu führen (nicht näher dargestellt).

Jedem drehenden Teil 3.1 bis 3.6 sind in der Mantelfläche der drehfesten Welle 4.2 / Hohlwelle je ein Einlasskanal 10 für das erste Arbeitsmedium 6 und je ein Einlasskanal 11 für das zumindest eine weitere Arbeitsmedium 7 zugeordnet.

Besagte Einlasskanäle 10, 11 sind ihrerseits durch vorliegend im Uhrzeigersinn durchzuführende Drehung des jeweils zugeordneten drehenden Teiles 3.1 bis 3.6 nacheinander jeweils mit einer Öffnung 28 einer durch das Gehäuseteil 2 und das darin angeordnete korrespondierende drehende Teil 3.1 bis 3.6 gebildeten Arbeitskammer 16 _1-n strömungstechnisch verbindbar (vgl. insbes. Fig. 5).

Die Öffnungen 28 aller drehenden Teile 3.1 bis 3.6 sind vorliegend in den Mantel der gemeinsamen Hohlwelle 4.1 der drehenden Teile 3.1 bis 3.6 eingebracht und vorzugsweise strömungstechnisch als nicht näher gezeigte Düse ausgebildet, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Arbeitsmedien 6, 7 vorteilhaft erhöht werden kann.

Entgegen der erstbeschriebenen Ausgestaltungsvariante der Wärmekraftmaschine 1 werden nunmehr die Arbeitsmedien 6, 7 primär von radial innen, dh, über die zentral angeordnete, feststehende Welle 4.2 den Arbeitskammer 16i _-n zugeführt. Des Weiteren ist den drehenden Teilen 3.1 bis 3.6 der Wärmekraftmaschine 1 je ein Auslasskanal 12 in der Wandung des Gehäuseteils 2 zur Führung des Arbeitsmedien-Gemisches 13 aus der Wärmekraftmaschine 1 heraus zugeordnet.

Die Arbeitsmedien 6, 7 bzw. deren Kreisläufe 8, 9 sind, wie bereits oben dargetan, innerhalb der Wärmekraftmaschine 1 direkt zusammenführbar.

Um einen kontinuierlichen Kreisprozess der Wärmekraftmaschine 1 zu realisieren, sind im Sinne der Erfindung auch hier im Ausgangszustand flüssige Arbeitsmedien 6, 7 mit unterschiedlichen Siedetemperaturen vorgesehen, wobei das zumindest eine weitere Arbeitsmedium 7 eine niedrigere Siedetemperatur aufweist als das erste Arbeitsmedium 6 und seinerseits geeignet ist, bei Kontakt mit dem ersten, mit entsprechend hoher thermischer Energie angereicherten Arbeitsmedium 6 in einen gasförmigen bzw. dampfförmigen Zustand überzugehen.

Das erste flüssige Arbeitsmedium 6 ist danach ebenfalls zur Aufnahme von thermischer Energie und das zumindest eine weitere flüssige Arbeitsmedium 7 zur Verrichtung von Arbeit vorgesehen.

Bezüglich der Maßnahmen zur Anreicherung des ersten Arbeitsmediums 6 mit thermischer Energie sowie der Gewährleistung des Kreisprozesses bzw. der Kreisläufe 8, 9 wurde bereits oben ausführlich dargetan.

Bezug nehmend auf Fig. 5 wird bei einer derartigen Wärmekraftmaschine 1 das mit thermischer Energie angereicherte erste Arbeitsmedium 6 zu einem Zeitpunkt 'V mit Überdruck über den Einlasskanal 10 in eine durch die drehenden Teile 3.1 bis 3.6 bzw. deren Rotorblätter 5 und das Gehäuseteil 2 ausgebildete Arbeitskammer 16i über die Öffnung 28 eingespritzt.

Zum Anfahren des Systems kann die Strömungsenergie des eingespritzten ersten Arbeitsmediums 6 in die Arbeitskammer 16i genutzt werden. Auch kann der Einlasskanal 10 derart angeordnet sein, dass die einwirkende Schwerkraft des Arbeitsmediums 6 eine bestimmte Drehbewegung der drehenden Teile 3.1 bis 3.6 bewirkt. Ebenso kann die gewünschte Drehbewegung zum Anfahren des Systems, durch einen nicht näher dargestellten externen Antrieb, beispielsweise einen elektrischen Antrieb bewerkstelligt sein.

Hat besagte Arbeitskammer 16i zu einem Zeitpunkt "t ₂ " den nachgeordneten zweiten Einlasskanal 11 erreicht, wird der Arbeitskammer 16i (160 und demgemäß dem mit thermischer Energie angereicherten ersten Arbeitsmedium 6 ebenfalls mit Überdruck das zumindest eine weitere, zunächst flüssiges Arbeitsmedium 7 durch die Öffnung 28 hindurch zugeführt, welches seinerseits über eine niedrigere Siedetemperatur verfügt als das erste Arbeitsmedium 6.

Infolge der Vereinigung der beiden Arbeitsmedien 6, 7 geht das niedrigsiedende Arbeitsmedium 7 unter Verrichtung von Arbeit in einen gasförmigen bzw. dampfförmigen Zustand über. Es expandiert und erzeugt somit einen Überdruck "pΛ der seinerseits auf die drehenden Teile 3.1 bis 3.6 der Wärmekraftmaschine 1 ein Drehmoment aufbringt, welches die Arbeitskammer 16i (16O in Richtung des Auslasskanals 12 der Wärmekraftmaschine 1 bewegt. Es versteht sich von selbst, dass zur Realisierung einer gleichförmigen Drehbewegung des drehenden Teils 3.1 bis 3.6 der Wärmekraftmaschine 1 auch die jeweils nachfolgenden Arbeitskammern 16 ₂ - _π wie vorbeschrieben mit Arbeitsmedien 6, 7 beschickt werden.

In diesem Zusammenhang sei auch festgestellt, dass der Umstand, dass die Arbeitsmedien 6, 7 anfänglich mit Überdruck in das Arbeitssystem eingebracht werden, sich vorteilhaft bezüglich einer erhöhten Temperaturführung insbesondere des zweiten Arbeitsmediums 7 im Arbeitssystem auswirkt.

Hat die Arbeitskammer 16i (16/ ^' ) zu einem Zeitpunkt "t ₃ " den Auslasskanal 12 erreicht, wird das erzeugte Arbeitsmedien-Gemisch 13, bestehenden aus noch flüssigem ersten Arbeitsmedium 6 und gasförmigem Arbeitsmedium 7 aufgrund des anfangs auf das System aufgebrachten und demgemäß am Auslasskanal 12 anliegenden Unterdruckes "p ₂ " der Arbeitskammer 16i (16/ ^' ) der Wärmekraftmaschine 1 entnommen, sozusagen aus derselben herausgesaugt, und schließlich abgekühlt. Wie vorstehend beschrieben, sind die Einlasskanäle 10, 11 der Medienzuführungsleitungen 25, 26 und die zu diesen korrespondierenden Öffnungen 28 der Arbeitskammern 16i- _n derart zueinander angeordnet, dass bei Umlauf des drehenden Teils 3.1 bis 3.6 die betreffende Arbeitskammer 16i. _n zeitlich nacheinander mit den Arbeitsmedien 6, 7 beaufschlagt wird.

Demgegenüber kann es jedoch auch angezeigt sein, die betreffende Arbeitskammer 16-ι-n gleichzeitig mit den Arbeitsmedien 6, 7 zu beaufschlagen und ist somit durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst (nicht näher dargestellt).

Wie insbesondere der Fig. 5 zu entnehmen ist, weist das Gehäuseteil 2 eine jedem drehenden Teil 3.1 bis 3.6 zugeordnete Öffnung 29 zur zusätzlichen Beschickung der Arbeitskammern 16i- _n mit erstem Arbeitsmedium 6 von radial außen bei gleichzeitiger Beschickung mit erstem Arbeitsmedium 6 von radial innen auf, wodurch die Leistungsfähigkeit der Wärmekraftmaschine 1 weiter erhöht werden kann.

Um ein definiertes Volumen an erstem Arbeitsmedium 6 in der jeweiligen Arbeitskammer 16-j- _n zu gewährleisten, kann während der Beschickung mit erstem und/oder weiterem Arbeitsmedium 6, 7 überschüssiges erstes Arbeitsmedium 6 über ein Entlüftungsventil 30 in der Wandung des Gehäuseteils 2 entweichen.

Um die Leistungsfähigkeit der Wärmekraftmaschine 1 noch weiter zu erhöhen, ist des Weiteren im Gehäuseteil 2 zumindest eine Öffnung 31 zur zusätzlichen Beschickung der jeweiligen bereits mit beiden Arbeitsmedien 6, 7 gefüllten Arbeitskammer 16i _-n mit dem zumindest einem weiteren Arbeitsmedium 7 vorgesehen.

Die Beschickung erfordert jedoch einen Überdruck, der über dem in der jeweiligen Arbeitskammer 16i _-n sich zu diesem Zeitpunkt infolge Expansion des niedrigsiedenden Arbeitsmediums 7 einstellenden Innendruckes liegt. Als zweckmäßig wird hier eine an sich bekannte und demgemäß nicht näher dargestellte Einspritzdüse angesehen. Als zweckmäßig wird fernerhin eingeschätzt, dass die drehenden Teile 3.1 bis 3.6 derart relativ zueinander um die Mittelachse winkelversetzt angeordnet sind, dass im laufenden Betrieb der Wärmekraftmaschine 1 eine Unwucht im gebildeten drehenden System derselben infolge Expansion des Arbeitsmedien-Gemisches 13 vermieden ist (nicht näher gezeigt).

Dieses Ausführungsbeispiel stellt auf eine Mehrzahl, dh, auf zwei oder mehr koaxial zueinander angeordnete und miteinander drehfest verbundene sowie weitestgehend gleichartig ausgebildete drehende Teile 3.1 bis 3.6, die auf einer gemeinsamen drehfesten Welle 4.2 in Form einer Hohlwelle mit Medienzuführungsleitungen 25, 26 drehgelagert sind, ab.

Selbstverständlich gehört auch eine Wärmekraftmaschine 1 mit einem einzigen drehenden Teil 3.1 der vorbeschriebenen Art zum Erfindungsumfang und ist demgemäß durch die Erfindung mit erfasst (nicht näher dargestellt).

Wie insbesondere zur erstbeschriebenen Ausgestaltungsvariante der Wärmekraftmaschine 1 ausgeführt, kann diese nach Art einer an sich bekannten Turbine mit Turbinengehäuse und einem darin drehenden Turbinenrad ausgebildet sein, wobei als besonderer Anwendungsfall die Erzeugung von elektrischer Energie vorgeschlagen ist.

Hierneben bietet es sich insbesondere aufgrund der besonderen kompakten Ausbildung der Wärmekraftmaschine 1 auch an, dieselbe als Antrieb für ein Fahrzeug zu verwenden.

So kann die Wärmekraftmaschine 1 beispielsweise auch als Antrieb in einem Hybridfahrzeug Verwendung finden, wobei die erforderliche thermische Energie beispielsweise von der Restwärme einer Verbrennungskraftmaschine oder anderen geeigneten inneren oder auch äußeren Wärmequellen, wie beispielsweise Sonnenenergie, bereitstellbar ist.

Aufgrund der Tatsache, dass die erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine 1 im Hinblick auf den Stand der Technik und in Abhängigkeit von den gewählten Arbeitsmedien 6, 7 relativ geringe Arbeitstemperaturen aufweist, müssen keine hochfesten Werkstoffe Verwendung finden. So ist es denkbar, dass geeignete Leichtmetalle oder Kunststoffe zur Anwendung kommen können, welches im Ergebnis mit einem verringerten Gewicht und demgemäß mit einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades einhergeht. Es sind somit erhebliche Kosteneinsparungen zu herkömmlichen Wärmekraftmaschinen zu verzeichnen.

Bezugszeichenliste

1 Wärmekraftmaschine

2 Gehäuseteil

3 drehendes Teil

3.1 -3.6 drehende Teile

4 Welle

4.1 Hohlwelle (drehende Teile 3.1 -3.6)

4.2 Welle

5 Rotorblätter

6 erstes Arbeitsmedium

7 weiteres Arbeitsmedium

8 Kreislauf (erstes Arbeitsmedium 6)

9 Kreislauf (weiteres Arbeitsmedium 7)

10 Einlasskanal (erstes Arbeitsmedium 6)

11 Einlasskanal (weiteres Arbeitsmedium 7)

12 Auslasskanal

13 Arbeitsmedien-Gemisch

14 thermische Energie bereitstellende Einrichtung

14a Wärmetauscher

15 Förderpumpen

16i-n Arbeitskammern

17 Einspritzventil

18 Einspritzventil

19 Kondensationsteil

19a Boden (Kondensationsteil 19)

19b oberer Bereich (Kondensationsteil 19)

20 Kühlschlangen

21 Sensor

21 a Signale

22 Rechnereinheit

22a Steuersignale

23 Generator

24 Wälzlager 25 Medienzuführungsleitung (erstes Arbeitsmedium 6)

26 Medienzuführungsleitung (weiteres Arbeitsmedium 7)

27 Trennwand

28 Öffnung (Hohlwelle 4.1) 29 Öffnung (Gehäuseteil 2)

30 Entlüftungsventil

31 Öffnung

32 Kolben-Zylinder-Anordnung

33 oberer Kolben 34 unterer Kolben

35 Stangenteil

36 oberer Zylinder

37 unterer Zylinder

38 oberer Arbeitsraum 39 unterer Arbeitsraum

40 Fremdantrieb

41 Ventil

42 Arbeitskanal

43 Strömungskanal 44 Ventil

45 Ventil

46 Ventil