AT524890A1 - Heissfluidmaschine - Google Patents

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AT524890A1
AT524890A1 ATA66/2021A AT662021A AT524890A1 AT 524890 A1 AT524890 A1 AT 524890A1 AT 662021 A AT662021 A AT 662021A AT 524890 A1 AT524890 A1 AT 524890A1
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Hofbauer Fritz
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Hofbauer Fritz
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/045—Controlling
    • F02G1/05—Controlling by varying the rate of flow or quantity of the working gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heissfluidmaschine bestehend aus zwei Verdrängerzylinderaggregaten(1,2) mit zwischengeschaltetem Expander(3) mit angekuppeltem Generator, gegenläufig zusammenwirkend. Die Expansionsseite wird erhitzt,die Kompressionsseite gekühlt. Auch die Rekuperatoren(18,19) der Verdrängerkolben(4,5)werden auf der Expansionsseite erhitzt und auf der Kompressionsseite gekühlt. Das Fluid wird in den Expansionsraum(12) des Zylinders eins(l) eingespritzt,verdampft,der Dampf strömt durch den Expander(3), den Regenerator(17) des Zylinders zwei (2) in dessen Kompressions= raum (15),kondensiert und das Fluid sammelt sich in der Fluidwanne(7). Die Verdrängerkolben(4,5) werden mittels Schwenkhebel(8) umge=schwenkt,Fluid wird in den Expansionsraum(13) des Zylinders zwei(2) eingespritzt,verdampft,der Dampf strömt durch den Expander(3) und den Regenerator (16) in den Kompressionsraum(14) des Zylinders eins (1),kondensiert und das Fluid sammelt sich in der Fluidwanne (6). Die Verdrängerkolben werden zurückgeschwenkt und der Vorgang wird wiederholt.

Description

Bisher bekannte Flachplatten-Heissluftmotoren,auch FlachplattenStirling genannt,konnten sich wegen der geringen Leistung nicht durchsetzen.
Hier setzt obige Erfindung an und es wird eine Maschine be= schrieben die vor allem durch den Phasenübergang des Fluids eine wesentlich höhere Leistung erreicht.
Dazu wird vorgeschlagen,daß zwei Verdrängerzylinderaggregate(1,2) unter Zwischenschaltung eines Expanders(3) mit angekuppeltem Generator gegenläufig zusammenwirken.
Zylinder-und Kolbenstirnseiten sind profiliert,dadurch wird
die Wärmeübergangsfläche vergrössert und die Stabilität erhöht. Die Expansionsseite der Zylinderaggregate wird erhitzt,die Kompressionsseite wird gekühlt.
Weiters werden die Rekuperatoren(18,19) in den Verdrängerkolben(4,5) auf der Expansionsseite erhitzt und auf der Kompressionsseite gekühlt.
Das Fluid,zum Beispiel Ethanol,wird in den Expansionsraum eins(12) des Verdrängerzylinders eins(1) mittels Einspritzan= lage(9) eingespritzt,verdampft,der Dampf strömt durch den Expander (3),zum Beispiel einen Scroll-Expander,im Verdränger= zylinder zwei (2) durch den Regenerator (17) in den Kompressions= raum (15),kondensiert und das Fluid sammelt sich in. der Fluidwanne(7). Die Verdrängerkolben(4,5) werden mittels Schwenkhebel(8) umge= Sschwenkt,Fluid wird in den Expansionsraum (13) des Verdränger= zylinders zwei(2) eingespritzt,verdampft,der Dampf strömt
durch den Expander(3),durch den Regenerator(16) des Verdränger= zylinders eins(1l1) in dessen Kompressionsraum(14),kondensiert und das Fluid sammelt sich in der Fluidwanne(6).
Die Verdrängerkolben(4,5) werden zurückgeschwenkt und der Vorgang wird wiederholt.
Der Durchfluss durch den Expander(3) wird mittels Ventilen,
zum Beispiel Flatterventilen,nur in eine Richtung ermöglicht. Die Leistung wird durch Aufladung mit nicht kondensierbaren Gasen weiter gesteigert.
Die Verdrängerkolben werden diskontinuierlich bewegt,zum Bei= spiel mittels Stellmotor.
Trennfugen am Verdrängerzylinder und am Verdrängerkolben ver= hindern Wärmebrücken.
Die Regeneratoren in den Verdrängerkolben sind zur Erreichung einer Temperaturkaskade mehrschichtig aufgebaut.
Die Rekuperatoren in den Verdrängerkolben werden vom Arbeitsfluid, bedingt durch Flatterventile,nur in eine Richtung durchströnt. Die Abdichtung zwischen Expansionsraum und Kompressionsraum
erfolgt mittels Membrandichtung(10),bevorzugt einer Falten= membran, welche zwischen. Zylinderwand und Verdrängerkolben gespannt ist.
Die Wärmeträgerflüssigkeiten werden durch die hohlen Schwenk= hebel(8) in die Verdrängerkolben zu und von diesen abgeführt. Der Erhitzer(1l1) kann mit einem Brenner ausgestattet oder
durch Sonnenwärme oder Abwärme erhitzt werden.
Die Kühler für die Wärmeträgerflüssigkeit aus den kompressions= raumseitigen Rekuperatoren der Verdrängerkolben werden bevorzugt als Heizkörper,zum Beispiel zur Raumheizung, ausgeführt.

Claims (10)

1.Heissfluidmaschine,bestehend aus Verdrängerzylinder, Verdrängerkolben mit integriertem Regenerator und Rekuperatoren, Erhitzer,Kühler,Expander mit Generator, Fluideinspritzanlage,Fluidwanne und Membrandichtung, dadurch gekennzeichnet,daß jeder Verdrängerkolben mittels mindestens zwei Schwenkhebel bewegt wird.
2.Heissfluidmaschine nach Anspruch eins,dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkolbenflächen profiliert sind.
3,Heissfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Zylinderstirnflächen profiliert sind.
4.Heissfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichet daß im Verdrängerkolben ein mehrschichtiger Regenerator integriert ist. ,
5.Heissfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß im Verdrängerkolben mindestens ein-Rekuperator integriert ist.
6.Heissfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwischen Zylinderwand und Ver-= drängerkolben eine Membrandichtung gespannt ist.
7.Heissfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Membrandichtung als. Falten= membrane ausgeführt ist.
8.Heissfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Schwenkhebel hohl sind.
9.Heissfluidmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß Fluid eingespritzt wird.
10.Heissfluidmaschine nach einem der. vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Rekuperatoren vom Arbeit=
fluid nur in eine Richtung durchströmt werden.
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