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Dokumentenidentifikation DE102006022246A1 15.11.2007
Titel Molekülleitvorrichtung nach dem Prinzip eines statistischen Dämons
Anmelder Hermanitz, Peter, 71563 Affalterbach, DE
Erfinder Hermanitz, Peter, 71563 Affalterbach, DE
DE-Anmeldedatum 12.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006022246
Offenlegungstag 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse B01D 61/00(2006.01)A, F, I, 20060512, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02B 9/00(2006.01)A, L, I, 20060512, B, H, DE   F03G 7/10(2006.01)A, L, I, 20060512, B, H, DE   
Zusammenfassung Membranen nach dem Prinzip eines statistischen Dämons sind eine veränderte Variante des Maxwell Dämons, um die kinetische Geschwindigkeit von Gasmolekülen zu nutzen. Diese Verfahren benutzen eine quantitative statt einer thermischen Separation, damit ist es nicht nötig, auf jedes einzelne Gasmolekül gesondert zu reagieren. Auf Grund allgemeiner Geometrie wird eine Ungleichverteilung erreicht. Diese Ungleichverteilung wird mittels einer Molekülleitvorrichtung erreicht, welche quantitativ die seitliche Passage der Gasmoleküle durch das Durchgangsloch verändert. Diese Molekülleitvorrichtung ist eine Wand, die das Durchgangsloch umgibt. Mit der Höhe und Entfernung der Wand vom Durchgangsloch kann der maximale Durchgangswinkel bestimmt werden. Da die Molekülleitvorrichtung Einfluss auf die Verteilung der Gasmoleküle nimmt, kann sie direkt als statistische Membran verwendet werden. Solche Membranen können eingesetzt werden als direkte Antriebe, Antrieb von Motoren und Generatoren, Druckluft- oder Vakuumerzeugung, Erzeugung von Wärme oder Kälte. Außerdem kann ein Auftrieb erzielt werden.

Beschreibung[de]

Membranen nach dem Prinzip eines statistischen Dämons sind eine veränderte Variante des Maxwell Dämons um die kinetische Geschwindigkeit von Gasmolekülen zu nutzen. Diese Verfahren benutzen eine quantitative statt einer thermischen Separation. Auf Grund allgemeiner Geometrie und der kinetischen Energie von Gasmolekülen ist eine quantitative Selbstseparation erreichbar. Bei einem bekannten Verfahren (Patentanmeldung 102006018222.7) werden auf einer Seite einer sehr dünnen Membran trichterförmige Vertiefungen mit einem Durchgangsloch, nicht viel größer als der Durchmesser eines der Gasmoleküle mit denen man arbeiten möchte, angebracht. Durch die trichterförmigen Vertiefungen sollte die Wahrscheinlichkeit des Durchgangs von Gasmolekülen erhöht sein. Dies ist aber nur dann der Fall wenn der Durchmesser des Durchgangslochs sehr exakt der Gasmolekülgröße entspricht. Mit steigender Größe des Durchgangslochs im Verhältnis zur Größe des Gasmoleküls wird der Winkelgrad in dem die Gasmoleküle das Durchgangsloch passieren können größer während bei der Seite mit den trichterförmigen Vertiefungen der Winkel durch die konische oder trichterförmige Formung konstant bleibt. Der statistische Effekt verliert an Wirkung oder kann sogar umgekehrt werden, abhängig unter anderem von der freien Weglänge des Gasmoleküls.

Abhilfe schafft eine Molekülleitvorrichtung welche quantitativ die seitliche Passage der Gasmoleküle durch das Durchgangsloch verändert. Diese Molekülleitvorrichtung ist eine Wand die das Durchgangsloch umgibt. Mit der Höhe und Entfernung der Wand vom Durchgangsloch kann der maximale Durchgangswinkel bestimmt werden. Da die Molekülleitvorrichtung Einfluss auf die Verteilung der Gasmoleküle nimmt kann sie direkt als statistische Membran verwendet werden. Solche Membranen können eingesetzt werden als direkte Antriebe, Antrieb von Motoren und Generatoren, Druckluft- oder Vakuumerzeugung, Erzeugung von Wärme oder Kälte. außerdem kann ein Auftrieb erzielt werden.

Konstruktion

Die Molekülleitvorrichtung hat die Aufgabe den Einfallswinkel von Gasmolekülen auf einer Seite einer Membran zu begrenzen um somit eine Ungleichverteilung von Gasmolekülen zu erreichen. Die Molekülleitvorrichtung ist eine Wand die um ein Durchgangsloch führt. Je höher die Wand bei gleicher Entfernung ist desto weniger Gasmoleküle können seitlich in das Durchgangsloch einfallen, und umgekehrt. Je weiter die Wand bei gleicher Höhe vom Durchgangsloch entfernt ist desto mehr Gasmoleküle können das Durchgangsloch seitlich passieren und umgekehrt. Eine Membran besteht aus sehr vielen Durchgangslöchern. Bei der maximalen Entfernung der Wand vom Durchgangsloch entsteht eine Art Wabenmuster. Wird nicht die maximale Entfernung gewählt erscheint eine Art Ringmuster, hier können die Aussenkreise verbunden sein, bzw. bei Vollmaterial eine zylindrische Vertiefung oder Vertiefung jeder Form mit glatter Stirnseite, zum Durchgangsloch führen.

Eine solche Membran besitzt einen eingebauten Wirkungsgrad. Wird nämlich in einem geschlossenen System auf der Seite mit Molekülleitvorrichtung die Molekülzahl erhöht steigen die Zusammenstöße mit der Membran, damit die Wahrscheinlichkeit des Durchgangs eines Moleküls, bis beide Seiten eine identische Menge an Molekülen passieren. Gleichzeitig ist dies ein wirksamer Schutz vor der Zerstörung der Membran. Natürlich kann man auch mit Gasgemischen wie Luft arbeiten. Nur wird sich dann der Wirkungsgrad der Membran verschlechtern. Bei ungefilterter Luft führt das zur Verschmutzung der Membran.

Die Leistungssteuerung der Membran erfolgt indem der Gasaustausch abgestellt wird, eine Folie über die der Molekülleitvorrichtung gegenüberliegenden Seite der Membran gezogen wird oder mehrere Membranen gegeneinander geschwenkt werden.

Sollte mit einem geschlossenen Gaskreislauf gearbeitet werden und Energie abgeführt werden ist auf eine entsprechende Dimensionierung von Wärmetauschvorrichtungen zu achten weil das System sonst vereist.

Direkte Antriebe

Da auf den unterschiedlichen Seiten eine unterschiedliche Menge an Gasmolekülen die Membran passieren ist ein Druckunterschied allein durch die differente Durchlasszahl gegeben. Weiter existiert ein Druckunterschied durch die tatsächlich vorhandene Anzahl an Molekülen pro Seite. Die Membran wird in Richtung der Seite mit den trichterförmigen Öffnungen gedrückt. Es ist also möglich durch den Einbau solcher Membranen alle möglichen beweglichen Gegenstände anzutreiben, wie Fahrzeuge, Werkzeuge, Haushaltsgeräte.

Antrieb von Motoren und Generatoren

Bevor eine ganze systemische Umstellung erfolgt ist es sicher sinnvoll nur Motoren und Generatoren mit der zuvor beschriebenen Technik zu betreiben. Wobei es sinnvoll ist mehrere Lagen von Membranen zu verwenden.

Druckluft oder Vakuum

Die Membran nimmt quantitativen Einfluss auf das Vorhandensein von Gasmolekülen pro Seite scheint also primär bestens geeignet um Druck oder Vakuum zu erzeugen. Durch den „eingebauten Wirkungsgrad" pro Membran ist allerdings ein Schachtelsystem notwendig um auf einen nutzbaren Druck oder nutzbares Vakuum zu kommen.

Wärme und Kälte

Die Gasgesetze besagen dass bei steigendem Druck und gleichbleibendem Volumen auch die Temperatur steigt. Bei fallendem Druck sinkt die Temperatur. Diese Vorrichtung nimmt auf den Druck durch die unterschiedlichen Moleküldurchgangszahlen der beiden Seiten der Membran direkt Einfluss und ist somit für Anwendungen in diesen technischen Disziplinen bestens geeignet.

Fliegen

Es sind drei generelle Möglichkeiten des Fliegens bekannt. Erstens die der Flugzeuge beruhend auf den Strömungsgesetzen, zweitens die der Raketen mit Steuerdüsen und drittens mittels Auftrieb durch geringere Gewichtskraft. Die Molekülleitvorrichtung nach dem Prinzip des statistischen Dämons eröffnet eine neue Möglichkeit. Durch die unterschiedlichen Moleküldurchgangszahlen entsteht ein Druckunterschied auf den unterschiedlichen Seiten der Membran. Zusätzlich entseht ein Molekülstau auf der Seite mit der Molekülleitvorrichtung. Ist die Membran leichter als der Druckunterschied erzeugt sie einen Auftrieb.


Anspruch[de]
Die Molekülleitvorrichtung nach dem Prinzip eines statistischen Dämons hat die Aufgabe den Einfallswinkel von Gasmolekülen auf einer Seite einer Membran zu begrenzen um somit eine Ungleichverteilung von Gasmolekülen zu erreichen. Die Molekülleitvorrichtung ist eine Wand die um ein Durchgangsloch führt. Das Durchgangsloch hat mindestens den Durchmesser eines der Moleküle mit denen man arbeiten will oder ist ein Stück größer. Je höher die Wand bei gleicher Entfernung ist desto weniger Gasmoleküle können seitlich in das Durchgangsloch einfallen, und umgekehrt. Je weiter die Wand bei gleicher Höhe vom Durchgangsloch entfernt ist desto mehr Gasmoleküle können das Durchgangsloch seitlich passieren und umgekehrt. Eine Membran besteht aus sehr vielen Durchgangslöchern. Bei der maximalen Entfernung der Wand vom Durchgangsloch entsteht eine Art Wabenmuster. Wird nicht die maximale Entfernung gewählt erscheinen bei konzentrischer Entfernung der Wand vom Durchgangsloch Ringmuster. Auch unregelmäßige Entfernungen sind möglich. Die Außenformen können auch gefüllt sein. Oder anders betrachtet können bei Vollmaterial eine zylindrische Vertiefung oder Vertiefung jeder Form mit glatter Stirnseite und rechtwinklig zur Membran stehenden Wänden, zum Durchgangsloch führen. Es kann jede Sorte von Gas oder Gasgemischen verwendet werden. Die Leistungssteuerung der Membran erfolgt indem der Gasaustausch abgestellt wird, eine Folie über die der Molekülleitvorrichtung gegenüberliegenden Seite der Membran gezogen wird oder mehrere Membranen gegeneinander geschwenkt werden. Verfahren nach Anspruch 1) zur Nutzung als direkter Antrieb Da auf den unterschiedlichen Seiten eine unterschiedliche Menge an Gasmolekülen die Membran passieren ist ein Druckunterschied allein durch die differente Durchlasszahl gegeben. Weiter existiert ein Druckunterschied durch die tatsächlich vorhandene Anzahl an Molekülen pro Seite. Die Membran wird entgegengesetzt der Seite mit der Molekülleitvorrichtung gedrückt. Es ist also möglich durch den Einbau solcher Membranen alle möglichen beweglichen Gegenstände anzutreiben, wie Fahrzeuge, Werkzeuge, Haushaltsmaschinen. Wobei auch mehrere Lagen Membranen zum Einsatz kommen können. Verfahren nach Anspruch 1) zur Nutzung als Antrieb von Motoren und Generatoren Bevor eine ganze systemische Umstellung erfolgt ist es sicher sinnvoll nur Motoren und Generatoren mit der zuvor beschriebenen Technik zu betreiben. Wobei es sinnvoll ist mehrere Lagen von Membranen zu verwenden. Verfahren nach Anspruch 1) zur Erzeugung von Druckluft oder Vakuum Die Membran nimmt quantitativen Einfluss auf das Vorhandensein von Gasmolekülen pro Seite scheint also primär bestens geeignet um Druck oder Vakuum zu erzeugen. Durch den „eingebauten Wirkungsgrad" pro Membran ist allerdings ein Schachtelsystem notwendig um auf einen nutzbaren Druck oder nutzbares Vakuum zu kommen. Verfahren nach Anspruch 1) zur Erzeugung von Wärme und Kälte Die Gasgesetze besagen dass bei steigendem Druck und gleichbleibendem Volumen auch die Temperatur steigt. Bei fallendem Druck sinkt die Temperatur. Diese Vorrichtung nimmt auf den Druck durch die unterschiedlichen Moleküldurchgangszahlen der beiden Seiten der Membran direkt Einfluss und ist somit für Anwendungen in diesen technischen Disziplinen bestens geeignet. Auch hier steigert die Anzahl der verwendeten Membranen die Leistung. Verfahren nach Anspruch 1) zum Bau von „Flugzeugen" Durch die unterschiedlichen Moleküldurchgangszahlen entsteht ein Druckunterschied auf den unterschiedlichen Seiten der Membran. Zusätzlich entseht ein Molekülstau auf der Seite der Molekülleitvorrichtung. Ist die Membran leichter als der Druckunterschied erzeugt sie einen Auftrieb.






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