AT501554A1

AT501554A1 - COMBUSTION ENGINE WITH INJECTOR, AND METHOD FOR OPERATING A COMBUSTION ENGINE WITH INJECTOR

Info

Publication number: AT501554A1
Application number: AT4122005A
Authority: AT
Original assignee: Nagel Siegfried
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-15
Also published as: AT501554B1

Description

       

  Siegfried Nagel  Unterbach 1111  A - 6863 Egg
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine mit deren klassischen Bauteilen einer Mitteloder Hochdruck-Abgasturbine (Axial oder Radial), sowie eines kontinuierlich betriebenen Brenners, welcher erfindungsgemäss von einem Hochdrucktreibstrahl-Dampfinjektor mit Verbrennungsluft geladen wird und dessen Treibdampf überwiegend in einem, der Abgasturbine nachgeschalteten Rekuperator (Gegenstrom-Wärmetauscher) erzeugt wird.

   Im Gegensatz zu bekannten Anwendungen eines solchen Rekuperator, werden dem Abgas im Wärmetauschers nicht nur das Speisewasser zur Treibdampferzeugung entgegen geführt, sondern auch der Treibstoff und auch die Verbrennungsluft.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine mit deren klassischen Bauteilen einer Mittel- oder Hochdruck-Abgasturbine, sowie eines kontinuierlich betriebenen Brenners, welcher erfindungsgemäss von einem Hochdrucktreibstrahl-Dampfinjektor mit Verbrennungsluft geladen wird und dessen Treibdampf überwiegend in einem, der Abgasturbine nachgeschalteten Rekuperator erzeugt wird.

   Im Gegensatz zu bekannten Anwendungen eines solchen Rekuperator, werden dem Abgas im Wärmetauschers nicht nur das Speisewasser zur Treibdampferzeugung entgegen geführt, sondern auch der Treibstoff und die Verbrennungsluft.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftkraftmaschine der eingangs erwähnten Art bereitzustellen und dabei eine Hochdruck-Dampftreibstrahlpumpe zum Verdichten der Verbrennungsluft für eine solche Maschine anwendbar zu machen.

   Die Ausführungsbeispiele zeigen zwei Varianten der Anwendung des HochdruckDampfinjektor: In einem ersten Beispiel wird der Brenner alleine durch den Dampfinjektor, ohne weitere bewegliche Bauteile geladen, in einem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Anwendung des Dampfinjektor mit zusätzlichem Vorschalten einer von der Turbine angetriebenen Verdichterstufe gezeigt.
Ähnliche Anwendungen sind aus der Anmeldung DE 560273 A bekannt, in welcher mittels Dampf die Verbrennungsluft zusätzlich verdichtet wird und in den Brenner folglich ein Gemisch aus Dampf und Verbrennungsluft gelangt.
Aus der Anmeldung US 2 542 953 A ist bekannt, dass im Injektor nur der verdampfte Treibstoff zum Fördern und Verdichten der Verbrennungsluft verwendet wird. Die Verdampfung des Brennstoffes erfolgt in einem Wärmetauscher zur Brennkammer.

   In einer Ausführung nach US 5 983 640 A wird mit Hilfe der Dampfstrahlpumpe Luft angesaugt und nachträglich ebenfalls in einer Turbine expandiert wird.
Die EP 0 462 458 A beschreibt ein Verfahren, wonach in einem Abhitzedampferzeuger einer Gasturbogruppe Hochdruckdampf erzeugt, welcher zur Weiterverdichtung der Luft mittels Dampfstrahlpumpe verwendet wird.
Aus GB 190927090 A ist bekannt, dass mittels eines im Abgas-Wärmetauscher erzeugten Dampfes, Brennstoff und Luft von einem Strahlapparat angesaugt wird.
Zum Betreiben einer Wärmekraftmaschine können Dampftreibstrahlpumpen zum Verdichten der Verbrennungsluft nur sehr bedingt eingesetzt werden, da extrem schlechte Wirkungsgrade erzielt werden. Dieser schlechte Wirkungsgrad resultiert zum einen daraus, dass der Hochdruck-Treibdampf bereits in der Treibdüse in den Zustand des Nassdampfes übergeht.

   Zum anderen wird durch die Vermischung mit der Ansaugluft der Dampf in der Injektorkammer fast vollständig verflüssigt, der Wirkungsgrad [eta][Theta]ff sinkt dermassen auf bis zu < 5 % !
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bereitzustellen, welches den Wirkungsgrad der Hochdruck-Dampftreibstrahlpumpe soweit zu verbessern, dass bei ausreichenden Pumpfähigkeit des Dampfes der unvermeidliche Flüssigkeitseintrag des Treibdampfes in die Verbrennungsluft unter einem Mass bleibt, welches zum Löschen der Flamme führt. Folglich wird das Speisewasser im Gegenstromwärmetauscher bei physikalisch höchst möglichem Druck erhitzt und danach zusätzlich im Wärmetauscher zum Brenner überhitzt. Mit dem Passieren der Laval-Dampftreibdüse und dem Wandeln des Dampfdrucks in die Überschallgeschwindigkeit des abströmenden Treibdampfes, entsteht unvermeidlich Kondenswasser im Dampf.

   Deswegen wird die angesaugte Verbrennungsluft im Rekuperator weit über die Kondensationstemperatur des Dampfes erwärmt, wodurch bei der anschliessende Vermischung des Nassdampfes mit dieser heissen Luft die Wasseranteile im Dampf wieder verdampfen. Dadurch wird die Pumpfähigkeit des Treibstrahles im entscheidenden Masse verbessert.
Der Rekuperator, besteht für alle ihn durchströmenden Medien, aus einem filigranen labyrinthartigen Kanalsystem, durch welche die Medien mit Unterschallgeschwindigkeit strömen. Erst durch das Strömen mit Unterschallgeschwindigkeit können Gase und Flüssigkeiten ohne das Auftreten schadhafter Verdichtungsstösse durch labyrinthartige, raumsparende Tauscherrohre und Kammern geleitet werden. Der Rekuperator weist in die Hauptströmrichtung der Medien eine länglich gestreckte Form auf und ist allseitig nach aussen wärmeisoliert.

   Er weist eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit des für den Rekuperator verwendeten Metalls auf, um nach dem Abschalten der Maschine, das Temperaturgefälle von einem Ende des Tauschers zum anderen allmählich zu egalisieren. Dieses Egalisieren der Temperatur führt zu einer gleichmässig hohen Mischtemperatur des gesamten Wärmetauschers. Dies hat wiederum zur Folge, dass Russ- und Brennstoffablagerungen an den (im Betrieb) kalten Stellen des abgasseitigen Wärmetauschers nach verbrannt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert.

   In dieser zeigt:
Fig.1 einen schematische Ansicht der Maschine mit nur Injektorverdichtung (ohne vorgeschaltete Verdichterstufe)
Fig.2 einen schematische Ansicht der Maschine mit einer zusätzlichen von der Turbine angetriebenen Vorverdichterstufe für die Verbrennungsluft
Bei der erfindungsgemässen Wärmekraftmaschine ist einer Hochdruck-Dampfstrahlpumpe (31) mit ihrer Laval-Treibdampfdüse (1) und der Mischkammer (10), sowie des Injektordiffusor (12) nach der nachfolgenden Treibstoffeinblasung (13) ein adiabater Brenner (15) nachgeschaltet. Das Abgas aus diesem kontinuierlich betriebenen Druckbrenner (15) strömt über die vorzugsweise mehrstufige Abgasturbine (16) (wahlweise Axial oder Radial) mit vorwiegend Unterschallgeschwindigkeit und unter stetiger Expansion des Druckgases in den Rekuperator (4).

   In der Abgasturbine (16) wird der Druck des Gases vollständig entspannt und in die Rotation einer Welle (17) gewandelt. Das noch sehr heisse Abgas aus dieser Turbine (16) strömt anschliessend im Gegenstrom zum dem zufliessenden Treibstoff (25), zu dem Speisewasser (26) und zu der Verbrennungsluft (24) mit Unterschallgeschwindigkeit durch den Gegenstromwärmetauscher (4). Das Abgas verliert durch die Wärmeabgabe an die entgegen fliessenden Medien (bei entsprechender Qualität und ausreichender Tauschfläche) seine gesamte Restwärme, bis auf den nicht wieder zu gewinnenden Wärmeanteil aus der Kondensationswärme des Dampfes.

   Da der Dampfdruck des abströmenden Gemisches etwa bei atmosphärischen Druck liegt, der des zuströmenden Speisewasser Drücke mit ca. 500 bar aufweist, kann das zulaufende Wasser die Kondensationswärme nicht aufnehmen (Zulauf-Verdampfungstemperatur liegt wesentlich über der Abfliess-Kondensationstemperatur). Die Verbrennungsluft strömt durch den Wärmetauscher (24) und die Verbrennungsluftleitung (21) zum Injektor (31). Gleichzeitig wird aus dem Speisewassertank (26) durch die Speisewasserpumpe (22) Wasser gefördert und mit physikalisch höchst möglichem Druck in den Dampfseitigen Wärmetauscherteil (26) gedrückt. Das Speisewasser erhitzt sich im Dampftauscher (26). Danach wird es zum Dampfüberhitzer am Brenner (14) geführten. Über den Dampfüberhitzer (14), wird Wärme zugeführt, sodass überhitzter Heissdampf entsteht.

   Der überhitzte Heissdampf mit physikalisch höchstmöglichem Druck strömt sodann über die Hochdruck-Dampfleitung (2) weiter zur Laval-Dampf-Treibdüse (1 ), wo er mit Überschallgeschwindigkeit in den Injektor (31) eingeblasen wird.
Am Auslass der Dampf-Treibdüse (1) entsteht ein Unterdrück mit einigen 1/10 bar unter atmosphärischem Druck. Dieser Unterdruck fördert die Verbrennungsluft in den Injektor (31). In einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird gezeigt, dass es möglich ist durch einen von der Turbine (16) angetriebenen Verdichter (28) den Druck der zuströmenden Verbrennungsluft über atmosphärischen Druck zu erhöhen.
Im Injektor (9-12) kommt es zu einen intensiven Durchmischung des Überschallschnellen Dampfes und der vorgewärmten Verbrennungsluft. Dabei stossen Dampfmoleküle mit Luftmolekülen zusammen.

   Der hohe Bewegungsimpuls der Dampfmoleküle überträgt sich im überwiegend elastischen Stoss auf das Luftmoleküle. Die Volumenanteile von Verbrennungsluft zu Treibdampf können durch die maximierte Temperatur des Treibdampfes und den maximierten Druck des Treibdampfes -botragon ein Vielfaches betragen. Bei ausreichender Länge des Injektor-Mischrohres (10) nehmen beide Stoffe allmählich vorteilhaft eine homogene Geschwindigkeit und homogenisierte Mischtemperatur ein.
Die Verbrennungsluft wird im Rekuperator (24) soweit erwärmt, deren Temperatur weit über der Kondensationstemperatur des Dampfes liegt. Wassertröpfchen, welche im Treibdampf durch dessen Arbeitsleistung in der Dampftreibdüse (1) entstehen, werden durch die intensive Vermischung im Injektor (9-12) wieder verdampft.

   Dadurch steigert sich der Wirkungsgrad der Dampftreibstrahlpumpe (31) in jenem entscheidenden Mass, der sie für diesen Einsatzzweck erst anwendbar macht. Würde eine Dampftreibstrahlpumpe (31) die Verbrennungsluft mit normaler Umgebungstemperatur zugeführt, würden nicht nur die ohnehin schon vorhandenen Wassertröpfchen als Nassdampf erhalten bleiben, sondern dem Treibdampf würde von der Luft soviel Wärme entzogen, dass dieser fast vollständig kondensieren würde.

   Es ist also von unabdingbarer Wichtigkeit, für das erfindungsgemässe Funktionieren der Dampftreibstrahlpumpe (31), maximal überhitzten Heissdampf mit höchst möglichem Druck zu erzeugen und die Verbrennungsluft weit über die Dampf-Kondensationstemperatur zu erwärmen. 
Der, dem Brenner (15) zugeführte Treibstoff wird in dem dafür vorgesehenen Gegenstrom-Wärmetauscher (25) ebenfalls durch die rekuperative Wärme aus dem Abgas erhitzt. Es werden Temperaturen erreicht, welche der Selbstzündungstemperatur der Treibstoffe übersteigen kann und viele flüssige Treibstoffe werden ausserdem schon im Wärmetauscher (25) verdampft.
Damit der Brenner (15) eine adiabatische Verbrennung vollführen kann, muss auch er nach aussen hin mit einer Hochtemperatur-Isolierung ummantelt sein.

   Befindet sich der Brenner (15) noch nicht auf jener Betriebstemperatur, bei der Treibstoff selbstzündend ist, wird mit einer elektrischen Zündkerze (30) gezündet. Diese Zündkerze (30) muss also nur in der Startphase der Maschine aktiv sein.
Der Brenner (15) ist, wie bei solchen Einrichtungen üblich, in seiner Form konisch, er stellt einen Diffusor dar. Das unter Druck in den Brenner einströmende Gemisch aus Dampf, vorgewärmter Verbrennungsluft und dem soeben eingespritztem Treibstoff (13), wird in dem sich allmählich erweiterten Brenner (15) auf ca. 25 m/sek abgebremst. 
Nagel Siegfried  Unterbach 1111  A - 6863 Egg
Legende zu den Hinweisziffern: = Laval-Dampftreibdüse = Heissdampfleitung = Verbrennungslufteinl. am Injektor = Rekuperator (Mit der Darstellung d.

   Abgas-Gegenstrom-Wärmet.) = Auspuff am Wärmetauscher = Lufteinlass am Rekuperator = Treibstoffpumpe = Treibstofftank = Injektoreinlasskammer = Injektor-Mischrohr = Injektorhals = Injektordiffusor = Treibstoffeinblasung = Dampfüberhitzer = adiabater Brenner = Axial- od. Radial-Abgasturbine = Kraftabgabewelle
 <EMI ID=6.1> 
= Abgasleitung
19 = Dampfleitung
20 = Treibstoffleitung
21 = Luftleitung
22 = Speisewasserpumpe
23 = Speiswassertank
24 = Lufttauscher
25 = Treibstofftauscher
26 = Speisewassertauscher
27 = Lufteinlass am Verdichter
28 = Turbinen getriebener Verdichter
29 = Luftleitung von Verdichter zum
Rekuperator
30 = Zündkerze
31 = Dampfstrahlpumpe gesamt
 <EMI ID=6.2> 
32 = Wärmetauscher Abgasseitig



  Siegfried Nagel Unterbach 1111 A - 6863 Egg
description
The invention relates to a gas turbine with its classical components of a medium or high pressure exhaust gas turbine (axial or radial), and a continuously operated burner, which is loaded according to the invention by a high-pressure propulsion steam injector with combustion air and its motive steam predominantly in a, the exhaust gas turbine downstream recuperator (countercurrent Heat exchanger) is generated.

   In contrast to known applications of such a recuperator, the exhaust gas in the heat exchanger not only the feed water for driving steam generation countered, but also the fuel and the combustion air.
Likewise, the invention relates to a method for operating a gas turbine with its classic components of a medium or high-pressure exhaust gas turbine, as well as a continuously operated burner which is loaded according to the invention of a high-pressure propulsion steam injector with combustion air and its motive steam predominantly in a, the exhaust gas turbine downstream recuperator is produced.

   In contrast to known applications of such a recuperator, the exhaust gas in the heat exchanger not only the feed water for driving steam generation countered, but also the fuel and the combustion air.
The object of the invention is to provide an internal combustion engine of the type mentioned above, while making a high-pressure steam blasting pump for compressing the combustion air for such a machine applicable.

   The exemplary embodiments show two variants of the application of the high-pressure steam injector: In a first example, the burner is charged solely by the steam injector without further moving components. In a second embodiment, an application of the steam injector with additional upstream connection of a compressor stage driven by the turbine is shown.
Similar applications are known from the application DE 560273 A, in which by means of steam, the combustion air is additionally compressed and thus enters the burner, a mixture of steam and combustion air.
It is known from the application US Pat. No. 2,542,953 A that only the evaporated fuel is used in the injector for conveying and compressing the combustion air. The evaporation of the fuel takes place in a heat exchanger to the combustion chamber.

   In an embodiment according to US Pat. No. 5,983,640 A, air is sucked in with the aid of the steam jet pump and subsequently also expanded in a turbine.
EP 0 462 458 A describes a method according to which high-pressure steam is generated in a heat-recovery steam generator of a gas turbine group which is used for further compression of the air by means of a steam jet pump.
From GB 190927090 A it is known that by means of a steam generated in the exhaust gas heat exchanger, fuel and air are sucked in by a jet apparatus.
To operate a heat engine steam jet pumps for compressing the combustion air can be used only to a limited extent, since extremely poor efficiencies are achieved. This poor efficiency results, on the one hand, from the fact that the high-pressure motive steam already passes into the state of wet steam in the motive nozzle.

   On the other hand, by mixing with the intake air, the vapor in the injector chamber is almost completely liquefied, and the efficiency [eta] [theta] ff drops to <5%!
The object of the invention is to provide a method which improves the efficiency of the high-pressure steam jet pump to the extent that with sufficient pumpability of the vapor, the unavoidable liquid entry of the motive steam into the combustion air remains below a level which leads to the extinction of the flame. Consequently, the feedwater is heated in the countercurrent heat exchanger at physically highest possible pressure and then additionally overheated in the heat exchanger to the burner. With the passage of the Laval steam friction nozzle and the conversion of the vapor pressure in the supersonic velocity of the outflowing motive steam, inevitably condensation occurs in the steam.

   Therefore, the sucked combustion air is heated in the recuperator far above the condensation temperature of the steam, which evaporate again in the subsequent mixing of the wet steam with this hot air, the water in the vapor. As a result, the pumpability of the propulsion jet is improved to a decisive extent.
The recuperator, for all media flowing through it, consists of a filigree labyrinth-like channel system through which the media flows at subsonic speed. Only by flowing at subsonic speed gases and liquids can be passed through labyrinthine, space-saving exchanger tubes and chambers without the occurrence of defective compression shocks. The recuperator has a longitudinally stretched shape in the main flow direction of the media and is thermally insulated on all sides to the outside.

   It has sufficient thermal conductivity of the metal used for the recuperator to gradually level out the temperature gradient from one end of the exchanger to the other after switching off the machine. This leveling of the temperature leads to a uniformly high mixing temperature of the entire heat exchanger. This in turn has the consequence that soot and fuel deposits are burned on the (in operation) cold spots of the exhaust gas side heat exchanger.
Further advantages and details of the invention are explained below with reference to an embodiment of the invention shown in the drawings.

   In this shows:
1 is a schematic view of the machine with only injector compression (without upstream compressor stage)
2 is a schematic view of the machine with an additional driven by the turbine supercharger stage for the combustion air
In the case of the heat engine according to the invention, an adiabatic burner (15) is connected downstream of a high-pressure steam jet pump (31) with its Laval motive steam nozzle (1) and the mixing chamber (10) and of the injector diffuser (12) after the subsequent injection of fuel (13). The exhaust gas from this continuously operated pressure burner (15) flows via the preferably multi-stage exhaust gas turbine (16) (optionally axial or radial) with predominantly subsonic speed and with constant expansion of the compressed gas in the recuperator (4).

   In the exhaust gas turbine (16), the pressure of the gas is completely relaxed and converted into the rotation of a shaft (17). The still very hot exhaust gas from this turbine (16) then flows in countercurrent to the incoming fuel (25), to the feed water (26) and to the combustion air (24) at subsonic speed through the countercurrent heat exchanger (4). The exhaust gas loses its heat loss to the counterflowing media (with the appropriate quality and sufficient exchange area) its total residual heat, except for the not recoverable amount of heat from the heat of condensation of the vapor.

   Since the vapor pressure of the outflowing mixture is approximately at atmospheric pressure, which has the incoming feed water pressures of about 500 bar, the incoming water can not absorb the heat of condensation (inlet evaporation temperature is substantially above the effluent condensation temperature). The combustion air flows through the heat exchanger (24) and the combustion air duct (21) to the injector (31). At the same time, water is conveyed from the feed water tank (26) through the feed water pump (22) and pressed into the steam side heat exchanger part (26) with the highest possible physical pressure. The feed water heats up in the steam exchanger (26). Then it is led to the steam superheater on the burner (14). Heat is supplied via the steam superheater (14), resulting in superheated hot steam.

   The superheated hot steam with physically highest possible pressure then flows via the high-pressure steam line (2) on to the Laval steam-jet nozzle (1), where it is injected at supersonic speed into the injector (31).
At the outlet of the steam-jet nozzle (1) creates a suppression with some 1/10 bar below atmospheric pressure. This negative pressure promotes the combustion air in the injector (31). In a second embodiment of this invention, it is shown that it is possible by means of a compressor (28) driven by the turbine (16) to increase the pressure of the incoming combustion air above atmospheric pressure.
In the injector (9-12) there is an intensive mixing of supersonic steam and preheated combustion air. At the same time, vapor molecules collide with air molecules.

   The high momentum of the vapor molecules is transferred to the air molecules in a mostly elastic shock. The volume proportions of combustion air to motive steam may be many times greater due to the maximized temperature of the motive steam and the maximized pressure of motive steam bicragon. With sufficient length of the injector mixing tube (10), both substances gradually take advantage of a homogeneous speed and homogenized mixing temperature.
The combustion air is heated in the recuperator (24) as far as the temperature is far above the condensation temperature of the vapor. Water droplets, which are produced in the motive steam by its work in the steam friction nozzle (1), are evaporated again by the intensive mixing in the injector (9-12).

   As a result, the efficiency of the steam jet pump (31) increases in that decisive measure, which makes them applicable for this purpose only. If a steam jet pump (31) supplied the combustion air with a normal ambient temperature, not only would the already existing water droplets be preserved as wet steam, but the motive steam would be deprived of so much heat from the air that it would condense almost completely.

   It is therefore of vital importance, for the inventive functioning of the steam jet pump (31), to produce the maximum superheated hot steam with the highest possible pressure and to heat the combustion air far above the steam condensation temperature.
The, the burner (15) supplied fuel is also heated by the recuperative heat from the exhaust gas in the countercurrent heat exchanger (25) provided. Temperatures are reached which may exceed the autoignition temperature of the fuels and many liquid fuels are also already evaporated in the heat exchanger (25).
In order for the burner (15) to perform an adiabatic combustion, it must also be coated to the outside with a high-temperature insulation.

   If the burner (15) is not yet at the operating temperature at which fuel is self-igniting, it is ignited with an electric spark plug (30). This spark plug (30) must therefore be active only in the starting phase of the machine.
The burner (15) is conical in shape, as is customary with such devices, it constitutes a diffuser. The mixture of steam, preheated combustion air and the fuel just injected (13) under pressure into the burner is introduced into the burner gradually expanded burner (15) slowed down to about 25 m / sec.
Nail Siegfried Unterbach 1111 A - 6863 Egg
Key to the reference numbers: = Laval steam friction nozzle = hot steam line = combustion air inlet. at the injector = recuperator (with the representation d.

   Exhaust countercurrent heat.) = Exhaust on heat exchanger = air inlet on recuperator = fuel pump = fuel tank = injector inlet chamber = injector mixing tube = injector throat = injector diffuser = fuel injection = superheater = adiabatic burner = axial or radial exhaust turbine = power output shaft
 <EMI ID = 6.1>
= Exhaust pipe
19 = steam line
20 = fuel line
21 = air line
22 = Feedwater pump
23 = feed water tank
24 = air exchanger
25 = fuel exchanger
26 = feedwater exchanger
27 = air inlet on the compressor
28 = Turbine driven compressor
29 = air line from compressor to
recuperator
30 = spark plug
31 = total steam jet pump
 <EMI ID = 6.2>
32 = heat exchanger exhaust side

Claims

Siegfried Nagel Unterbach 1111 A- 6863 Egg Claims:

1. Internal combustion engine with a medium or high pressure exhaust gas turbine (16) and an upstream continuously operated subsonic burner (15), which relates the compressed combustion air from a jet pump (31) and one, the exhaust gas turbine (16) downstream recuperator (4), in which are fed to the machine inflowing media and vice versa the exhaust residual heat is withdrawn, characterized in that in the heat exchanger (32) at subsonic speed heat is removed from the exhaust to countercurrently the fuel (25) and the combustion air (24) and the feed water (26) this heat is supplied.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the injector chamber (31) occurring in the supersonic steam free-jet steam wet steam is evaporated again by the mixing of the motive steam with the recuperator (4) far above the condensation temperature of the steam combustion air (24) ,

3. Internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that in the recuperator (26) generated steam in the heat exchanger to the burner (14) is overheated.

4. Internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that, in the exhaust gas turbine (16) downstream countercurrent heat exchanger (4), all four flowing media flow at subsonic speed and consequently the flow channels can be designed to save space and labyrinthine. -

4. Internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that, in the exhaust gas turbine (16) downstream countercurrent heat exchanger (4), all four flowing media flow at subsonic speed and consequently the flow channels can be designed to save space and labyrinthine.

5. Internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that in the motive steam has a vapor pressure of at least approximately 500 bar and the motive steam is heated in the steam superheater to at least approximately 500 ° C.

5. Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the counterflow heat exchanger (4) has an elongated shape along the main flow direction of the media and it consists of a sufficiently thermally conductive metal, which during the stoppage of the machine, the temperature difference, which during operation from the beginning to occurs to the end of the exchanger, gradually spread over the entire heat exchanger (4) in a uniform temperature.

6. Verforennungskraftmaschine according to claim 1 to 5, characterized in that the motive steam with multiple sound velocity from the Laval-Treibdüse (1) emerges.

6. Internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that in the motive steam has a vapor pressure of at least approximately 500 bar and the motive steam is heated in the steam superheater to at least approximately 500 ° C.

7. Internal combustion engine according to claim 1 to 7, characterized gekennzelch-net, that in the mixing tube (10) of the injector initially accelerated to supersonic velocity mixture of motive steam and combustion air, before entering the burner (15) by compression joints and in one, the mixing tube (10) downstream diffuser (12) is delayed far below the speed of sound.

8. A method for operating a Verforennungskraftmaschine with a medium or high-pressure exhaust gas turbine (16) and an upstream continuously operated subsonic burner (15), softer the compressed combustion air from a jet pump (31) and a, the exhaust gas turbine (16) downstream recuperator ( 4), in which the machine inflowing media are heated and vice versa the exhaust gas residual heat is withdrawn, characterized in that the motive steam for the steam injector has a physical maximum pressure, preferably up to a maximum of 500 bar and is also overheated.

9. The method according to claim 8, characterized in that to minimize the on the exhaust (5) of the recuperator (4) occurring irretrievable Kondensat -ionenwärmeveriuste, the required amount of steam in relation to the volume of air delivered a ratio of 1: 2.5 to 1: 6th has, in that the motive steam has a pressure of 250 to 500 bar and is overheated to over 500 ° C, and the injector (31) for mixing the steam and the hot air is present.

7. internal combustion engine according to claim 1 to 6, characterized in that the motive steam with multiple speed of sound from the Laval-Treibdüse (1) emerges.

8. Internal combustion engine according to claim 1 to 7, characterized in that in the mixing tube (10) of the injector initially accelerated to supersonic velocity mixture of motive steam and combustion air, before entering the burner (15) by compression joints and in one, the mixing tube (10 ) downstream diffuser (12) is delayed far below the speed of sound.

9. Internal combustion engine according to claim 1 to 8, characterized in that all thermally relevant components of the machine, such as burners (15), recuperator (4), exhaust gas turbine (16), injector (31), etc., are sufficiently thermally insulated outwards ,

10. Internal combustion engine according to claim 1 to 9, characterized in that the wall of the heat exchanger (32) is technically smooth at least on the exhaust side and / or has a surface finish which reduces the adhesion of combustion residues. 11.Verfahren for operating an internal combustion engine with a medium or high pressure exhaust gas turbine (16) and an upstream continuously operated ^ subsonic burner (15), which relates the compressed combustion air from a jet pump (31) and a, the exhaust gas turbine (16) downstream recuperator (4 ), in which the machine inflowing media are heated and vice versa, the exhaust gas residual heat is withdrawn, thereby marked records that the motive steam for the steam injector has a physical maximum pressure and is also overheated.

12. The method according to claim 11, characterized in that to minimize the at the exhaust (5) of the recuperator (4) occurring irretrievable condensation heat losses, the required amount of steam is kept as small as possible in proportion to the amount of air delivered by the motive steam has a maximum pressure and superheated is, as well as the injector (31) has a sufficient length and favorable design for optimal mixing of steam and hot air.

13. The method according to claim 11 and 12, characterized in that by a thermal homogenization of the recuperator (4) during standstill of the machine and after a run of this, the recuperator (4) overall assumes such a high mixing temperature to in the recuperator (4 ) stuck fuel residue everywhere to burn.

14. The method according to claim 11 to 13, characterized in that the design of the recuperator (4) is interpreted as having a total of sufficient exchange surfaces to the required temperature gradient for heat transfer from the exhaust gas (4) to the three counter-current media (24/25/26) neither can in a smallest possible mass held. Siegfried Nagel Unterbach 1111 A- 6863 Egg

Claims:

8th

^ MACH HANDED