DE102006045286A1

DE102006045286A1 - steam engine

Info

Publication number: DE102006045286A1
Application number: DE200610045286
Authority: DE
Inventors: Kurt Hausmann
Original assignee: KBH ENGINEERING GmbH
Current assignee: H&B POWER AND WATER GMBH, 86343 KOENIGSBRUNN, DE
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-04-03
Also published as: WO2008034544A2; WO2008034544B1; WO2008034544A3

Abstract

Bei einer Dampfmaschine mit wenigstens einem Zylinder (1) und einem hierin angeordneten Kolben (2), der einen expandierenden Dampf aufnehmenden Arbeitsraum (6) nach oben begrenzt, der über wenigstens eine Auslassöffnung (10) entlastbar ist, der ein Auslassventil (11) zugeordnet ist, wird dadurch eine gute Eignung für niedrige Drücke erreicht, dass der Kolben (2) wenigstens eine Auslassöffnung (10) bildende Durchlassöffnung aufweist und dass das dieser zugeordnete Auslassventil (11) als kolbenseitig geführtes, freifliegendes Ventil ausgebildet ist, das einen der Kolbenunterseite zugeordneten Ventilteller (12) und einen die Durchlassöffnung durchgreifenden Schaft (13) aufweist und bei Annäherung des Kolbens an den oberen Totpunkt durch Anlaufen des schaftseitigen Endes an einen oberen Anschlag (16) geöffnet und bei Annäherung des Kolbens (2) an den unteren Totpunkt durch Anlaufen des Ventiltellers (12) an einen unteren Anschlag (19) geschlossen wird.In a steam engine having at least one cylinder (1) and a piston (2) arranged therein, which limits an expanding steam receiving working space (6), which is relieved via at least one outlet opening (10) associated with an outlet valve (11) is thereby achieved a good suitability for low pressures, that the piston (2) has at least one outlet opening (10) forming the passage opening and that the associated outlet valve (11) is designed as a piston-side guided, free-floating valve, which one of the piston underside associated Valve plate (12) and a passage through the cross-shaft (13) and when approaching the piston to the top dead center by starting the shaft end to an upper stop (16) open and approaching the piston (2) to the bottom dead center by tarnishing of the valve disc (12) to a lower stop (19) is closed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem hierin angeordneten Kolben, der einen expandierenden Dampf aufnehmenden Arbeitsraum nach oben begrenzt, der über wenigstens eine Auslassöffnung entlastbar ist, der ein Auslassventil zugeordnet ist.The The invention relates to a steam engine with at least one cylinder and a piston disposed therein which is an expanding vapor receiving working space bounded above, over at least an outlet opening can be relieved, which is associated with an exhaust valve.

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art wird das Auslassventil durch außerhalb des Zylinders angeordnete Betätigungseinrichtungen betätigt. Der mit der Betätigungseinrichtung zusammenwirkende Ventilschaft etc. ist dabei aus dem Zylinder herausgeführt und muss dementsprechend abgedichtet werden. Diese Abdichtung ist aufwändig und verursacht Verluste. Dieser Nachteil wird dann noch verstärkt, wenn große Querschnitte benötigt werden, die zu einer hohen Masse und Trägheit des Ventils führen. Die bekannten Anordnungen erfordern daher einen vergleichsweise hohen Druck des Dampfes. In Fällen, in denen nur ein vergleichsweise geringer Dampfdruck vorhanden ist, wie z.B. bei der Destillation von Meerwasser unter Vakuum z.B. gemäß DE 102 60 494 A1 erweisen sich daher Anordnungen oben genannter Art als nicht geeignet.In the known arrangements of this type, the exhaust valve is actuated by actuators located outside the cylinder. The cooperating with the actuator valve stem etc. is guided out of the cylinder and must be sealed accordingly. This seal is complex and causes losses. This disadvantage is then exacerbated when large cross-sections are required, which lead to a high mass and inertia of the valve. The known arrangements therefore require a comparatively high pressure of the steam. In cases where only a comparatively low vapor pressure is present, such as in the distillation of seawater under vacuum, for example according to DE 102 60 494 A1 Therefore, arrangements of the above type prove to be unsuitable.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dampfmaschine eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass ein Betrieb mit Dampf vergleichsweise niedrigen Drucks möglich ist.Of these, It is therefore the object of the present invention to provide a starting point Steam engine mentioned above Kind with simple and inexpensive To improve funds so that operation with steam comparatively low pressure is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kolben wenigstens eine die Auslassöffnung bildende Durchlassöffnung aufweist und dass das zugeordnete Auslassventil als kolbenseitig gelagertes, frei fliegendes Ventil ausgebildet ist, das einen der Kolbenunterseite zugeordneten Ventilteller und einen die Durchlassöffnung durchgreifenden Schaft aufweist und bei Annäherung des Kolbens an den oberen Totpunkt durch Anlaufen des Schafts an einen oberen Anschlag geöffnet und bei Annäherung des Kolbens an den unteren Totpunkt durch Anlaufen des Ventiltellers an einen unteren Anschlag geschlossen wird.These Task is inventively characterized solved, that the piston has at least one passage opening forming the outlet opening, and in that the associated outlet valve is mounted as a piston side, free-flying valve is formed, which is one of the piston underside associated valve plate and the passage opening by cross Shank and when approaching of the piston to the top dead center by starting the shaft an upper stop open and on approach of the piston to the bottom dead center by starting the valve disk is closed to a lower stop.

Das Auslassventil wird hier in vorteilhafter Weise allein durch die Kolbenbewegung und die stationären inneren Anschläge geöffnet und geschlossen. Eine äußere Betätigungseinrichtung ist in vorteilhafter Weise nicht erforderlich. Das Auslassventil benötigt daher in vorteilhafter Weise auch keine aus dem Zylinder herausgeführten Elemente, so dass auch eine diesbezügliche Abdichtung entfällt. Dennoch sind vergleichsweise große Strömungsquerschnitte möglich. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen somit insgesamt eine vergleichsweise verlustarme Betriebsweise. Es sind daher auch noch sehr geringe Energiemengen von Dampf mit vergleichsweise niedrigem Druck verwertbar, wie er bei der Salzwasserdestillation etc. unter Vakuum anfällt, die ein Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist.The Exhaust valve is here advantageously alone by the Piston movement and the stationary inner stops open and closed. An external actuator is not required in an advantageous manner. The exhaust valve is needed advantageously also no elements led out of the cylinder, so that too a related Sealing is eliminated. Nevertheless, comparatively large flow cross sections are possible. The inventive measures enable thus a total of a relatively low-loss operation. There are therefore still very small amounts of energy of steam with comparatively low pressure usable, as in the saltwater distillation etc. accumulates under vacuum, which is a main field of application of the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann der im Zylinder vorgesehene Arbeitsraum durch den Kolben von einem ebenfalls im Zylinder vorgesehenen, mit einer Abdampföffnung versehenen, oberen Auslassraum getrennt sein. Der Auslassraum fungiert als Sammelraum für den Abdampf und gewährleistet eine geordnete Ableitung dieses Abdamfes. Zur Übertragung der Kolbenbewegung auf ein Antriebsorgan ist der Kolben mit einer aus dem Zylinder herausgeführten Schubstange versehen. Auf dieser kann vorteilhaft jedes zugeordnete Auslassventil mit einem am oberen Ende seines Schafts vorgesehenen Lagerteil geführt sein. Die als Kraftübertragungsorgan benötigte Schubstange bietet sich in vorteilhafter Weise für eine Lagerung des Auslassventils bzw. der Auslassventile an. Hierdurch ergibt sich eine kompakte Bauweise mit hoher Funktionssicherheit.advantageous Embodiments and appropriate training the parent Measures are in the subclaims specified. Thus, the work space provided in the cylinder by the piston of a likewise provided in the cylinder, with a Abdampföffnung provided, upper outlet space to be separated. The outlet space acts as a collection room for the exhaust steam and guaranteed an ordered derivation of this Abdamfes. To transfer the piston movement to a drive member is the piston with a led out of the cylinder push rod Mistake. On this can be beneficial each associated outlet valve be guided with a provided at the upper end of its shaft bearing part. The as power transmission needed Push rod is advantageous for storage of the exhaust valve or the exhaust valves. This results in a compact Construction with high reliability.

Zweckmäßig kann der Kolben mehrere Auslassöffnungen aufweisen, wobei die diesen zugeordneten Auslassventile ein gemeinsames, auf der Schubstange gelagertes Lagerteil aufweisen können. Dies ergibt eine besonders einfache und kompakte Bauweise.Appropriately the piston has several outlet openings have, wherein the exhaust valves associated therewith a common, may have stored on the push rod bearing part. This results in a particularly simple and compact design.

Vorteilhaft kann der dem Auslassventil zugeordnete, obere Anschlag durch die obere Begrenzung des Auslassraums und der dem Auslassventil zugeordnete untere Anschlag durch die untere Begrenzung des Arbeitsraums gebildet werden. Die genannten Begrenzungen üben dementsprechend eine Doppelfunktion aus, was die Anordnung vereinfacht.Advantageous can the exhaust valve associated with the upper stop by the upper limit of the outlet space and associated with the outlet valve bottom stop formed by the lower boundary of the working space become. The said limitations accordingly exercise a dual function which simplifies the arrangement.

Bei Anordnungen mit Verarbeitung von extern erzeugtem Dampf ist der Arbeitsraum mit wenigstens einer in seiner unteren Begrenzung vorgesehenen Dampfeinlassöffnung versehen, der ein Einlassventil zugeordnet ist, das zweckmäßig mittels einer mit dem Kolben verbundenen Steuerstange steuerbar ist. Die Einlassöffnung kann von einem das Einlassventil enthaltenden Einlassraum abgehen, der an eine Versorgungsleitung anschließbar ist. Das Einlassventil kann hierbei im Einlassraum angeordnet sein, so dass auch hier eine Abdichtung entfällt.at Arrangements with processing of externally generated steam is the Working space with at least one provided in its lower limit Steam inlet port provided, which is associated with an inlet valve, which suitably means a control rod connected to the piston is controllable. The inlet port may depart from an inlet space containing the inlet valve, which is connectable to a supply line. The inlet valve can be arranged in the inlet space, so that here too Sealing is eliminated.

Eine andere Ausführung kann darin bestehen, dass der Dampf intern erzeugt wird. Hierzu ist die untere Begrenzung des Arbeitsraums aus wärmeleitendem Material hergestellt und von außen beheizbar. Im Arbeitsraums ist wenigstens ein mit Wasser beaufschlagbares Einspritzventil angeordnet, das auf die untere Begrenzung gerichtete Düsen aufweist. Hierbei kommt in vorteilhafter Weise eine Dampfeinlassanordnung in Wegfall.Another embodiment may be that the steam is generated internally. For this purpose, the lower boundary of the working space is made of thermally conductive material and heated from the outside. In the working space, at least one injector which can be acted upon with water is arranged, the nozzles directed towards the lower boundary has. In this case, a steam inlet arrangement is advantageously eliminated.

Zur Erzielung einer besonders hohen Dampfausnutzung können mehrere, dampfseitig in Serie geschaltete Zylinder vorgesehen sein, wobei die Abdampföffnung eines ersten Zylinders über eine Verbindungsleitung mit der Dampfeinlassöffnung eines nachgeordneten Zylinders verbunden sein kann. Im Bereich der Verbindungsleitung kann dem Dampf dabei zusätzliche Heizenergie zugeführt werden.to Achieving a particularly high steam utilization can several, be provided on the steam side connected in series cylinder, wherein the Abdampföffnung a first cylinder over a connecting line with the steam inlet opening of a downstream Cylinder can be connected. In the area of the connecting line can add steam to it Heating energy supplied become.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.Further advantageous embodiments and expedient developments of the higher-level measures are specified in the remaining subclaims and from the the following example description with reference to the drawing closer.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:In the drawings described below show:

1 eine schematische Darstellung eines Zylinders einer erfindungsgemäßen Dampfmaschine mit externer Dampferzeugung, 1 a schematic representation of a cylinder of a steam engine according to the invention with external steam generation,

2a–d den Zylinder gemäß 1 in verschiedenen Betriebsphasen, 2a -D the cylinder according to 1 in different phases of operation,

3 eine schematische Darstellung einer mehrere Zylinder gemäß 1 umfassenden Antriebseinrichtung, 3 a schematic representation of a plurality of cylinders according to 1 comprehensive drive device,

4 eine schematische Darstellung einer Zwei-Zylinderanordnung mit in terner Dampferzeugung und 4 a schematic representation of a two-cylinder arrangement with in ternal steam generation and

5 eine schematische Darstellung einer Zwei-Zylinderanordnung mit dampfseitig in Serie geschalteten Zylindern mit interner und externer Dampferzeugung. 5 a schematic representation of a two-cylinder arrangement with steam side connected in series cylinders with internal and external steam generation.

Die der Darstellung gemäß 1 zugrundeliegende Dampfmaschine enthält wenigstens einen Zylinder 1, in welchem ein auf- und abbewegbarer Kolben 2 angeordnet ist. Dieser ist mit einer nach oben aus dem Zylinder 1 herausgeführten Schubstange 3 verbunden, die über eine Pleuelstange 4 an eine Kurbel 5 angelenkt ist. Anstelle einer mechanischen Übertragung der Bewegung des Kolbens 2 auf die Pleuelstange 4 mittels der mit dem Kolben 2 verbundenen, aus dem Zylinder 1 herausgeführten Schubstange 3 könnte auch eine berührungslose Übertragung mittels magnetisch mit dem Kolben 2 zusammenwirkender, außerhalb des Zylinders 1 angeordneter Magnete, vorzugsweise Permanentmagnete vorgesehen sein. Der Kolben 2 bildet eine verschiebbare, obere Begrenzung eines im Zylinder 1 vorgesehenen Arbeitsraums 6, in welchem hierin befindlicher Dampf durch Expansion Energie abgibt. Durch die Expansion des Dampfes wird der Kolben 2 nach oben verschoben. Oberhalb des Kolbens 2 befindet sich im Zylinder 1 ein durch den Kolben 2 vom Arbeitsraum 6 getrennter Auslassraum 7, der mit einer nach oben abgehenden Abdampföffnung 8 versehen ist, an die eine Abdampfleitung 9 anschließt.The representation according to 1 underlying steam engine includes at least one cylinder 1 in which an up and down movable piston 2 is arranged. This is one up from the cylinder 1 led out push rod 3 connected by a connecting rod 4 to a crank 5 is articulated. Instead of a mechanical transmission of the movement of the piston 2 on the connecting rod 4 by means of the piston 2 connected, out of the cylinder 1 led out push rod 3 could also be a non-contact transmission by means of magnetic with the piston 2 more cooperative, outside the cylinder 1 arranged magnets, preferably permanent magnets may be provided. The piston 2 forms a displaceable upper limit of one in the cylinder 1 provided working space 6 in which vapor present therein gives off energy by expansion. Due to the expansion of the steam, the piston 2 moved up. Above the piston 2 is in the cylinder 1 a through the piston 2 from the workroom 6 separate outlet space 7 , which has an upward exhaust vent 8th is provided to the one exhaust steam line 9 followed.

Der Arbeitsraum 6 ist durch wenigstens eine Auslassöffnung, der ein Auslassventil zugeordnet ist, mit dem Auslassraum 7 verbunden. Hierzu ist der Kolben 2 mit wenigstens einer eine Auslassöffnung bildenden, axialen Durchlassöffnung 10 versehen, der ein Auslassventil 11 zugeordnet ist, das einen der Kolbenunterseite zugeordneten Ventilteller 12, mittels welcher die zugeordnete Durchlassöffnung 10 abdeckbar ist, und einen die Durchlassöffnung 10 durchgreifenden Ventilschaft 13 aufweist. Das Auslassventil 11 ist als freifliegendes Ventil ausgebildet, das nur durch die Bewegung des Kolbens 2 und durch zuggeordnete Anshläge verstellt wird. Das Auslassventil 11 ist zur Bewerkstelligung einer achsparallelen Bewegung an der Schubstange 3 geführt und hierzu mit einem von der Schubstange 3 durchsetzten Lagerteil 14 versehen.The workroom 6 is connected to the outlet space through at least one outlet opening associated with an outlet valve 7 connected. This is the piston 2 with at least one outlet opening forming axial passage opening 10 provided, which is an exhaust valve 11 is assigned, which is one of the piston bottom associated valve disc 12 , by means of which the associated passage opening 10 is coverable, and a the passage opening 10 sweeping valve stem 13 having. The outlet valve 11 is designed as a free-flowing valve, only by the movement of the piston 2 and is adjusted by zuggeordnet Anshläge. The outlet valve 11 is to accomplish an axis-parallel movement on the push rod 3 guided and this with one of the push rod 3 interspersed bearing part 14 Mistake.

Zweckmäßig ist der Kolben 2 mit mehreren Durchlassöffnungen 10 und diesen zugeordneten Auslassventilen 11 versehen. Im dargestellten Beispiel sind zwei einander diametral gegenüberliegende Durchlassöffnungen 10 und Auslassventile 11 vorgesehen. Diese besitzen ein gemeinsamens, von der Schubstange 3 durchgriffenes Lagerteil 14, an dem die Auslassventile 11 mit ihrem Ventilschaft 13 angebracht sind.Appropriately, the piston 2 with several openings 10 and associated exhaust valves 11 Mistake. In the example shown are two diametrically opposite passage openings 10 and exhaust valves 11 intended. These have a common, from the push rod 3 extended bearing part 14 on which the exhaust valves 11 with its valve stem 13 are attached.

Das Lagerteil 14 ist mit einer oberen Abflachung 15 versehen, die mit einer gegenüberliegenden Anschlagfläche 16 inform der Innenseite der oberen Begrenzungswand 17 des Auslassraums 7 zusammenwirkt. Bei einer Annäherung des Kolbens 2 an den oberen Totpunkt läuft die Anschlagfläche 15 an die Anschlagfläche 16 an, wodurch die gesamte Ventilanordnung mit Lagerteil 15 und hieran angebrachten Auslassventilen 11 nach unten gedrückt und damit die Ventilteller 12 von der jeweils zugeordneten Anlage am Kolben 2 abgehoben werden, wie in 2c erkennbar ist.The bearing part 14 is with an upper flattening 15 provided with an opposite stop surface 16 inform the inside of the upper boundary wall 17 of the outlet space 7 interacts. At an approach of the piston 2 at the top dead center, the stop surface runs 15 to the stop surface 16 on, whereby the entire valve assembly with bearing part 15 and attached exhaust valves 11 pressed down and thus the valve plate 12 from the respective assigned system on the piston 2 be lifted off, as in 2c is recognizable.

Bei einer Annäherung des Kolbens 2 an den unteren Totpunkt laufen die Ventilteller 12 mit ihrer als Anlauffläche ausgebildeten Unterseite auf eine gegenüberliegende, im Bereich der unteren Begrenzung des Arbeitsraums 6 vorgesehene Anschlagfläche auf, wodurch die Auslassventile 11 geschlossen werden, wie aus 2a ersichtlich ist. Im dargestellten Beispiel ist der Boden 18 des Arbeitsraums 6 zur Bildung von Anschlägen mit nach oben vorspringenden Nocken 19 versehen, so dass sich im unteren Totpunkt ein Abstand zwischen Kolben 2 und Boden 18 des Arbeitsraums 6 ergibt, was die Einleitung von Dampf in den Arbeitsraum erleichtert. Gleichzeitig oder alternativ könnten natürlich auch die Ventilteller 12 mit nach unten vorspringenden Anlaufnocken versehen sein, die mit dem Boden 18 des Arbeitsraums 6 zusammenwirken.At an approach of the piston 2 At the bottom dead center, the valve discs run 12 with her formed as a contact surface underside on an opposite, in the region of the lower boundary of the working space 6 provided stop surface, whereby the exhaust valves 11 be closed, like out 2a is apparent. In the example shown, the floor 18 of the workroom 6 to form stops with upwardly projecting cams 19 provided so that at bottom dead center, a distance between the piston 2 and soil 18 of the workroom 6 what gives the initiation of Steam is facilitated in the workroom. At the same time or alternatively, of course, the valve plate 12 be provided with downwardly projecting start cams, which are connected to the ground 18 of the workroom 6 interact.

Der Arbeitsraum 6 wird im dargestellten Beispiel mit extern erzeugtem Dampf beaufschlagt. Hierzu ist der Boden 18 des Arbeitsraums 6 mit wenigstens einer Dampfeinlassöffnung 20 versehen, der ein Einlassventil 21 zugeordnet ist. Zweckmäßig können auch einlassseitig mehrere Öffnungen vorgesehen sein. Diesen können einzelne Ventile oder ein gemeinsames Ventil zugeordnet sein. Im dargestellten Beispiel sind zwei Einlassöffnungen 20 mit einem gemeinsamen Einlassventil 21 vorgesehen. Dieses ist an einem Lagerteil 22, bei mehreren Einzel-Einlassventilen an einem gemeinsamen Lagerteil 22 angebracht, das auf einer vom Kolben 2 nach unten abstehenden Steuerstange 23 geführt und mittels einer Feder 24 hieran abgestützt ist. Die Einlassöffnungen 20 gehen von einem durch den durch eine stationäre Wand gebildeten Boden 18 vom Arbeitsraum 6 getrennten Einlassraum 25 ab, der eine Ausbuchtung 25a für die Steuerstange 23 sowie einen an eine Dampf-Versorgungsleitung 26 angeschlossenen Eingang 27 aufweist.The workroom 6 In the example shown, externally generated steam is applied. This is the floor 18 of the workroom 6 with at least one steam inlet opening 20 provided, which is an inlet valve 21 assigned. Appropriately, several openings may be provided on the inlet side. These can be assigned individual valves or a common valve. In the example shown are two inlet openings 20 with a common inlet valve 21 intended. This is at a warehouse part 22 , with several single inlet valves on a common bearing part 22 mounted on a piston 2 downwardly projecting control rod 23 guided and by means of a spring 24 supported by this. The inlet openings 20 go from one through the floor formed by a stationary wall 18 from the workroom 6 separate inlet space 25 off, a bulge 25a for the control rod 23 and one to a steam supply line 26 connected input 27 having.

Wenn sich der Kolben 2 gemäß 2a im unteren Totpunkt befindet, sind das Einlassventil bzw. die Einlassventile 21 geöffnet und die Auslassventile 11 geschlossen. Hierdurch kann über die Versorgungsleitung 26 herangeführter Dampf über die Einlassöffnungen 20 in den Arbeitsraum 6 einströmen. Hierdurch wird der Kolben 2 nach oben bewegt, wie in 2b angedeutet ist. Die Auslassventile 11 bleiben dabei infolge des auf die Unterseite der Ventilteller 12 wirkenden Dampfdrucks in ihrer Schließstellung. Bereits im Verlauf der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 werden die Einlassventile 21, wie in 2c angedeutet ist, geschlossen, wodurch der im Arbeitsraum 6 sich befindende Dampf ohne weitere Zufuhr von Frischdampf weiter expandieren kann.When the piston 2 according to 2a located at bottom dead center, are the inlet valve and the inlet valves 21 opened and the exhaust valves 11 closed. This can be done via the supply line 26 supplied steam through the inlet openings 20 in the workroom 6 flow. This will cause the piston 2 moved upwards, as in 2 B is indicated. The exhaust valves 11 remain as a result of the on the underside of the valve disc 12 acting steam pressure in its closed position. Already in the course of the upward movement of the piston 2 become the intake valves 21 , as in 2c implied, closed, causing the in the workroom 6 Steam can continue to expand without further supply of live steam.

Bei der Annäherung des Kolbens 2 an den oberen Totpunkt läuft das Lagerteil 14 mit seiner Anlauffläche 15 an die zugeordnete Gegenfläche 16 an, wodurch die Auslassventile 11 in die Öffnungsstellung gelangen, wie aus 2c ersichtlich ist. Dementsprechend kann nun der im Arbeitsraum 6 sich befindende Dampf über die Abdampföffnung 8 abströmen, wodurch der Arbeitsraum 6 entlastet wird. Bei der anschließenden Abwärtsbewegung des Kolbens 2 bleiben die Auslassventile 11 aufgrund der nach unten gerichteten Schwerkraft und mangels einer nach oben gerichteter Gegenkraft zunächst in der geöffneten Stellung, wie in 2d angedeutet ist. Die Einlassventile 21 bleiben dabei zunächst in der geschlossenen Stellung, so dass der sich verkleinernde Arbeitsraum 6 entleert wird. Erst bei der Annäherung des Kolbens 2 an den unteren Totpunkt laufen die Ventilteller 12 mit ihrer Unterseite auf die gegenüberliegenden Anschlagflächen auf, wodurch die Auslassventile 11 geschlossen werden. Gleichzeitig werden die Einlassventile 21 geöffnet, so dass Dampf in den Arbeitsraum 6 einströmen kann. Diese Situation liegt der 2a zugrunde.At approach of the piston 2 at top dead center runs the bearing part 14 with its contact surface 15 to the associated counter surface 16 on, causing the exhaust valves 11 get into the open position, as shown 2c is apparent. Accordingly, now in the work space 6 Steam over the Abdampföffnung 8th outflow, causing the work space 6 is relieved. During the subsequent downward movement of the piston 2 remain the exhaust valves 11 due to the downward gravity and lack of an upward reaction force first in the open position, as in 2d is indicated. The intake valves 21 initially remain in the closed position, so that the decreasing working space 6 is emptied. Only at the approach of the piston 2 At the bottom dead center, the valve discs run 12 with its bottom on the opposite stop surfaces, causing the exhaust valves 11 getting closed. At the same time the intake valves 21 opened, leaving steam in the workroom 6 can flow in. This situation is the 2a based.

Um die hin- hergehende Bewegung des Kolbens 2 über die Totpunkte hinweg aufrechtzuerhalten, kann die Schubstange 3 mit einem Schwungrad zusammenwirken. Zweckmäßig können hierzu einfach mehrere Zylinder 1, die phasenverschoben arbeiten, miteinander gekoppelt sein. In 3 sind zwei gegenläufig arbeitende Zylinder 1 der der 1 zugrundeliegenden Art miteinander gekoppelt. Hierzu sind die an die Schubstangen 3 angelenkten Kurbeltriebe 5 über Vorgelege 28 mit einer Antriebswelle 29 verbunden, die zum Antrieb einer Maschine, beispielsweise eines Generators 30 dient. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, anstelle der durch die Vorgelege 28 miteinander verbundenen Einzelkurbeltriebe eine durchgehende Kurbelwelle vorzusehen.To the backward movement of the piston 2 can sustain over the dead centers, the push rod 3 interact with a flywheel. Conveniently, this can easily be several cylinders 1 that are out of phase, coupled with each other. In 3 are two counter-rotating cylinders 1 the the 1 underlying type coupled with each other. These are the push rods 3 articulated crank mechanisms 5 about counterparts 28 with a drive shaft 29 connected to drive a machine, such as a generator 30 serves. Of course, it would also be conceivable, instead of by the countershaft 28 interconnected single crank drives to provide a continuous crankshaft.

Mit Ausnahme der Schubstange 3 sind keine nach außen geführten Teile vorgesehen, die abgedichtet werden müssten. Die Abdichtung der Schubstange 3 sowie die an der Dichtung entstenden Reibungsverluste werden vermieden, wenn anstelle der Schubstange 3 maagnetisch mit dem Kolben 2 zusammenwirkende Magnete oben erwähnter Art Verwendung finden. Die auf dem Kolben 2 aufgenommenen Auslassventile 11 benötigen keine Abdichtung. Eine Dampfmaschine der vorstehend beschriebenen Art funktioniert daher bereits bei vergleichsweise geringem Dampfdruck und kann daher schon mit Dampf betrieben werden, der bei der Meerwasserdestillation unter Vakuum erzeugt wird. Die gezeigte Ventilanordnung ermöglicht auch vergleichsweise große Durchlassquerschnitte, wodurch Strömungsverluste ausgeschlossen werden.Except for the push rod 3 There are no externally routed parts that need to be sealed. The sealing of the push rod 3 and the frictional losses on the seal are avoided if instead of the push rod 3 Magnetic with the piston 2 cooperating magnets of the above-mentioned type are used. The on the piston 2 absorbed exhaust valves 11 do not need a seal. A steam engine of the type described above therefore already works at comparatively low vapor pressure and can therefore already be operated with steam, which is generated in the seawater distillation under vacuum. The valve arrangement shown also allows comparatively large passage cross-sections, whereby flow losses are excluded.

Bei der Anordnung gemäß 1 bis 3 findet extern erzeugter Dampf Verwendung. Es ist aber auch denkbar, den Dampf im Arbeitsraum 6 zu erzeugen. Eine derartige Anordnung mit intern erzeugtem Dampf liegt der 4 zugrunde. Der Einfachheit halber finden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen Verwendung. Der Kolben 2 mit Auslassventilanordnung, Auslassraum und Abdampfanordnung stimmt mit der Anordnung gemäß 1 überein. Im Gegensatz zur Anordnung gemäß 1 ist die untere Begrenzung des Arbeitsraums 6 hier als beheizbarer Boden 30 ausgebildet. Im dargestellten Beispiel findet hierzu eine aus wärmeleitfähigem Material bestehende Platte Verwendung, die von außen beheizt wird, wie durch Pfeile 31 angedeutet ist. Im Arbeitsraum 6 befindet sich ein Einspritzventil 32, das über eine den beheizbaren Boden 30 oder den Zylindermantel durchsetzende Versorgungsleitung 33 mit unter Druck stehendem Wasser beaufschlagbar ist. Das Einspritzventil 32 ist oberhalb des beheizbaren Bodens 30 angeordnet und mit auf diesen gerichteten Düsen versehen, durch welche auf den Boden 30 gerichtete Strahlen 34 erzeugbar sind. Zweckmäßig ist die Düsenanordnung so, dass alle Bereiche des Bodens 30 im Wesentlichen gleichmäßig mit Wasser besprühbar sind, wie durch die Strahlen 34 angedeutet ist. Zur Vergrößerung der mit Wasser besprühbaren Oberfläche des Bodens 30 kann dieser mit durch Rippen, Nuten etc. gebildeten Unebenheiten versehen sein, was die Wärmeübertragung erleichtert.In the arrangement according to 1 to 3 finds externally generated steam use. But it is also conceivable, the steam in the work space 6 to create. Such an arrangement with internally generated steam is the 4 based. For the sake of simplicity, the same reference numerals are used for the same parts. The piston 2 with exhaust valve assembly, exhaust space and Abdampfanordnung agrees with the arrangement according to 1 match. In contrast to the arrangement according to 1 is the lower limit of the workspace 6 here as a heated floor 30 educated. In the example shown, this is made of a thermally conductive material existing plate use, which is heated from the outside, as shown by arrows 31 is indicated. In the workroom 6 there is an injection valve 32 that has a heated floor 30 or the cylin dermantel penetrating supply line 33 can be acted upon with pressurized water. The injection valve 32 is above the heated floor 30 arranged and provided with these directed nozzles through which on the ground 30 directed rays 34 can be generated. Suitably, the nozzle arrangement is such that all areas of the soil 30 be sprayed substantially evenly with water, as by the rays 34 is indicated. To enlarge the water sprayable surface of the floor 30 this can be provided with bumps, grooves etc. bumps, which facilitates heat transfer.

Wenn sich der Kolben 2 im unteren Totpunkt befindet wird in der Versorgungsleitung 33 ein Druckstoß erzeugt, wodurch das Einspritzventil 32 öffnet und die Strahlen 34 erzeugt werden. Zweckmäßig kann das über die Versorgungsleitung 33 herangeführte Wasser erhitzt werden, wie durch die Pfeile 35 angedeutet ist. Das auf die heiße Innenoberfläche des beheizbaren Bodens 30 auftreffende Wasser verdampft praktisch schlagartig. Dies wird durch die Druck- und Wärmebeaufschlagung des Wassers noch gefördert. Der so erzeugte Dampf bewirkt durch seine Expansion eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 2, wobei die Auslassventile 11 infolge des Dampfdrucks in der Schließstellung bleiben. Im dargestellten Beispiele sind die Ventilteller 12 der Auslassventile 11 mit nach unten ab stehenden Anlaufnocken 19a versehen, welche die Auslassventile 11 bei der Annäherung an den unteren Totpunkt in die Schließstellung bringen, wie in 4 links angedeutet ist. Bei der Annäherung des Kolbens 2 an den oberen Totpunkt werden die Auslassventile 11 in der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Weise geöffnet, wie in 4 rechts angedeutet ist.When the piston 2 at bottom dead center is located in the supply line 33 generates a pressure surge, causing the injection valve 32 opens and the rays 34 be generated. This can be done via the supply line 33 heated water are heated as shown by the arrows 35 is indicated. That on the hot inner surface of the heated floor 30 impinging water evaporates virtually abruptly. This is still promoted by the pressure and heat of the water. The steam thus generated causes by its expansion an upward movement of the piston 2 , where the exhaust valves 11 remain in the closed position due to the vapor pressure. In the examples shown are the valve plates 12 the exhaust valves 11 with down starting cam 19a provided which the exhaust valves 11 bring to the closed position when approaching bottom dead center, as in 4 is indicated on the left. At approach of the piston 2 at the top dead center are the exhaust valves 11 in the context of 1 described manner, as in 4 is indicated on the right.

Die 4 zeigt ebenfalls zwei in 3 entsprechender Weise miteinander gekoppelte Zylinder 1. Die Abdampfleitungen 9 dieser Zylinder 1 sind hier an eine gemeinsame Auspuffleitung 9a angeschlossen.The 4 also shows two in 3 corresponding manner with each other coupled cylinder 1 , The exhaust steam lines 9 this cylinder 1 are here at a common exhaust pipe 9a connected.

Die 5 zeigt eine Anordnung, bei der ebenfalls zwei in der der 3 und 4 entsprechenden Weise miteinander gekoppelte Zylinder 1 vorgesehen sind. Im Unterschied zu den Ausführungen gemäß 3 und 4 ist hier jedoch eine mehrfache Entspannnung des Dampfes vorgesehen. Hierzu ist die Abdampföffnung 8 eines ersten Zylinders 1 über eine Verbindungsleitung 40 mit einer Einlassöffnung 20a eines nachgeordneten Zylinders 1 verbunden. Dieser ist entsprechend der bereits im ersten Zylinder erfolgten Expansion des Dampfes größer als der erste Zylinder 1. Bei dem der 5 zugrundeliegenden Beispiel handelt es sich beim ersten Zylinder 1 um einen solchen mit interner Dampferzeugung, wie im Zusammenhang mit 4 bereits beschrieben. Der nachgeordnete, größere Zylinder 1 wird mit dem den ersten Zylinder 1 verlassenden Dampf betrieben. Im dargestellten Beispiel arbeiten die beiden Zylinder 1 im Gegentakt, so dass kein der Einlassöffnung 20a des zweiten Zylinders 1 zugeordnetes Einlassventil benötigt wird. Die Einlassöffnung 20a mündet hier direkt in den Arbeitsraum 6. Sofern die in Serie hintereinander angeordneten Zylinder nicht im Gegentakt arbeiten, kann eine Einlasseinrichtung ähnlich den Anordnungen gemäß 1 bis 3 vorgesehen sein.The 5 shows an arrangement in which also two in the 3 and 4 corresponding manner with each other coupled cylinder 1 are provided. In contrast to the statements according to 3 and 4 Here, however, a multiple relaxation of the steam is provided. This is the Abdampföffnung 8th a first cylinder 1 over a connecting line 40 with an inlet opening 20a a subordinate cylinder 1 connected. This is greater than the first cylinder according to the expansion of the steam already carried out in the first cylinder 1 , In which the 5 The underlying example is the first cylinder 1 to such with internal steam generation, as related to 4 already described. The downstream, larger cylinder 1 becomes with the the first cylinder 1 operated steam leaving. In the example shown, the two cylinders work 1 in push-pull, so that no the inlet opening 20a of the second cylinder 1 associated intake valve is needed. The inlet opening 20a leads here directly into the work space 6 , If the series-arranged in series cylinders do not work in push-pull, an inlet device similar to the arrangements according to 1 to 3 be provided.

Der die Verbindungsleitung 40 durchströmende Dampf kann im Bereich der Verbindungsleitung 40 weiter erwärmt werden. Hierzu ist eine der Verbindungsleitung 40 zugeordnete Heizeinrichtung vorgesehen, wie durch Pfeile 41 angedeutet ist. Der hier als Schlange ausgebildete, beheizbare Abschnitt der Versorgungsleitung 33 und der beheizbare Abschnitt der Verbindungsleitung 40 können in einem mit Heizgas beaufschlagbaren Kanal 42 angeordnet sein, der einerseits an eine Feuerung und andererseits an einen Kamin angeschlossen ist, in den auch die Abdampfleitung 9 des zweiten Zylinders 1 mündet. Die hier im Gegentakt arbeitenden Zylinder 1 sind in derselben Weise aneinander gekoppelt wie die Zylinder gemäß 3 und 4.The the connecting line 40 flowing steam can be in the area of the connecting line 40 continue to be heated. This is one of the connection line 40 associated heating device provided as indicated by arrows 41 is indicated. The trained here as snake, heated section of the supply line 33 and the heatable section of the connecting line 40 can in a pressurizable with fuel gas channel 42 be arranged, which is connected on the one hand to a furnace and on the other hand to a chimney, in which the exhaust steam line 9 of the second cylinder 1 empties. The here in push-pull cylinder 1 are coupled together in the same way as the cylinders according to FIG 3 and 4 ,

Claims

Steam engine with at least one cylinder ( 1 ) and a piston arranged therein ( 2 ) having an expanding steam receiving working space ( 6 ) bounded above, via at least one outlet opening ( 10 ), which is an exhaust valve ( 11 ), characterized in that the piston ( 2 ) at least one an outlet opening ( 10 ) has a forming passage opening and that the associated outlet valve ( 11 ) is designed as a piston-side guided, free-floating valve which has a piston bottom associated with the valve disc ( 12 ) and a passage which passes through the passage ( 13 ) and when approaching the piston to the top dead center by starting the shank-side end portion of an upper stop ( 16 ) and when approaching the piston ( 2 ) to the bottom dead center by starting the valve disk ( 12 ) to a lower stop ( 19 ) is closed.

Steam engine according to claim 1, characterized in that the piston ( 2 ) the working space ( 6 ) from an upper, with a Abdampföffnung ( 8th ) provided outlet space ( 7 ) separates.

Steam engine according to one of the preceding claims, characterized in that the piston ( 2 ) with one out of the cylinder ( 1 ) led out push rod ( 3 ), on which each associated outlet valve ( 11 ) with a in the region of the upper end of a shaft ( 13 ) Bearing part ( 14 ) is guided.

Steam engine according to one of the preceding claims, characterized in that the piston ( 2 ) several outlet openings ( 10 ) and that the associated exhaust valves ( 11 ) a common, on the push rod ( 3 ) guided bearing part ( 14 ) exhibit.

Steam engine according to claim 4, characterized in that the bearing part ( 14 ) an upper contact surface ( 15 ) having.

Steam engine according to one of the preceding claims, characterized in that the upper stop ( 16 ) through the inner wall of the upper boundary ( 17 ) of the outlet space ( 7 ) is formed.

Steam engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one valve disk ( 12 ) has a lower contact surface.

Steam engine according to one of the preceding claims, characterized in that the lower stop ( 19 ) by an element of the lower boundary of the working space ( 6 ) is formed.

Steam engine according to claim 8, characterized in that the lower boundary of the working space ( 6 ) and / or at least one valve disk ( 12 ) at least one stop cam ( 19 . 19a ) having.

Steam engine according to one of the preceding claims, characterized in that the working space ( 6 ) with at least one in its lower limit ( 18 ) provided steam inlet opening ( 20 ) is provided.

Steam engine according to claim 10, characterized in that each steam inlet opening ( 20 ) an inlet valve ( 21 ) assigned.

Steam engine according to claim 11, characterized in that each inlet valve is provided with a bearing part ( 22 ) on one of the pistons ( 2 ) downwardly projecting control rod ( 23 ) and by means of a spring ( 24 ) is supported by this.

Steam engine according to one of claims 10-12, characterized in that a plurality of inlet openings ( 20 ), to which a common inlet valve ( 21 ), which is a bearing part ( 22 ), which on the push rod ( 23 ) and thereto by means of a spring ( 24 ) is supported.

Steam engine according to any one of claims 10-13, characterized in that each inlet port ( 20 ) from one below the lower limit ( 18 ) of the workspace ( 6 placed inlet space ( 25 ) into which a supply line ( 26 ) and one of the control rod ( 23 ) associated bulge ( 25a ) having.

Steam engine according to one of claims 10-14, characterized in that the exhaust steam opening ( 8th ) of a cylinder ( 1 ) via a connecting line ( 40 ) with a steam inlet opening ( 20a ) of a downstream, larger displacement cylinder ( 1 ) connected is.

Steam engine according to claim 15, characterized in that the connecting line ( 40 ) a heating device ( 41 ) assigned.

Steam engine according to claim 15 or 16, characterized in that the pistons ( 2 ) by a connecting line ( 40 ) interconnected cylinder ( 1 ) are out of phase, preferably moved 90 ° out of phase.

Steam engine according to one of claims 15-17, characterized in that the push rods ( 3 ) by a connecting line ( 40 ) interconnected cylinder ( 1 ) with a common wave ( 29 ) interact.

Steam engine according to any one of claims 1-9, characterized in that the lower boundary of the working space ( 6 ) as a thermally conductive material existing plate ( 36 ) is formed, which by means of a heating device ( 31 ) is heated from the outside and that in the working space ( 6 ) at least one can be acted upon by an evaporation means injection valve ( 32 ) with on the inside of the heated plate ( 36 ) directed nozzles is arranged.

Steam engine according to claim 19, characterized in that the inside of the plate ( 36 ) has a surface enlarged by unevenness.

Steam engine according to claim 19 or 20, characterized in that the injection valve ( 32 ) is formed as a pressure-opening valve and that the evaporating agent supplied thereto preferably supplied with pressure can be acted upon.

Steam engine according to one of claims 19-21, characterized in that the injection valve ( 32 ) deliverable evaporation means by means of a heater ( 35 ) is heated.

Steam engine according to one of claims 19-22, characterized in that the admission of the working space ( 6 ) with evaporation agent in time with the stroke frequency of the piston ( 2 ) he follows.

Steam engine according to one of claims 19-23, characterized in that the exhaust steam opening ( 8th ) one with at least one injection valve ( 32 ) provided cylinder ( 1 ) by a connecting line ( 40 ) with the inlet opening ( 20a ) a steamable cylinder ( 1 ) connected is.