DE10100714C1 - Druckkammer für eine Wärmekraftmaschine, Wärmekraftmaschine und deren Verwendung in einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus umweltfreundlichen Energiequellen wie insbesondere Wind- und Wasserenergie sowie Solarenergie oder Abwärme. Die Wind- oder Wasserenergie treibt dabei über einen Hydraulikmotor (H) eine Welle eines Planetengetriebes (P) an, während eine andere Welle des Planetengetriebes (P) von einer Wärmekraftmaschine (W) angetrieben wird, die ihre thermische Energie aus einer Solaranlage und/oder aus einem Speicher (S) erhält. An der dritten Welle des Planetengetriebes (P) ist eine Generator (G) zur Umwandlung von Rotationsenergie in elektrische Energie angeschlossen. Durch ihre Ankopplung über das Planetengetriebe (P) können der Wärmemotor und der Hydraulikmotor sich gegenseitig ergänzend den Generator (G) antreiben und somit für eine möglichst gleichbleibende Leistungsabgabe sorgen. Die Effizienz der Anlage wird dabei durch eine besondere Ausgestaltung der Wärmekraftmaschine (W) beziehungsweise deren Druckkammern weiter gesteigert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckkammer für eine Wärmekraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Wärmekraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 9, und eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus hydraulischer Energie und/oder thermischer Energie nach dem Oberbegriff von Anspruch 15.

Wärmekraftmaschinen dienen der Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie, wobei Letztere zum Beispiel über einen Generator weiter in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Ein großer Teil der bekannten Wärmekraftmaschinen arbeitet nach dem Prinzip der Kolbendampfmaschine (vgl. Bergmann-Schäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band I, 9. Auflage (1974), de Gruyter, Kapitel 113). Bei dieser ist ein Kolben verschiebebeweglich in einem Zylinder angeordnet, wobei oberhalb und unterhalb des Kolbens Druckkammern gebildet werden, die jeweils einen Anschluss für die Zufuhr eines Arbeitsmediums wie z. B. Wasserdampf aufweisen. Durch die alternierende Zuleitung von unter Druck stehendem Dampf in die obere beziehungsweise untere Druckkammer kann der Kolben oszillierend auf und ab verschoben werden. Die Energie für diese Bewegung des Kolbens wird dabei der thermischen Energie des zugeführten Dampfes entnommen, welcher in der jeweiligen Druckkammer expandiert.

Zur Nutzung der mechanischen Bewegungsenergie der Kolbendampfmaschine ist vom Kolben ausgehend eine Stange durch eine der Druckkammern nach außen geführt und dort an ein Pleuel angeschlossen, welches die Auf- und Abbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung einer Welle umwandelt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Durchführung der Kolbenstange nach außen verhältnismäßig aufwendig ist, da sie einerseits leichtgängig gleitend und andererseits druckdicht ausgebildet sein muss, was sich stets nur als Kompromiss verwirklichen lässt.

Ein weiteres Problem von Wärmekraftmaschinen mit Kolben und Zylindern liegt in der Führung des Kolbens im Zylinder, da auch diese gleichzeitig druckdicht und möglichst leichtgängig sein soll. Da die Druckdichtheit eine unverzichtbare Forderung ist, müssen entsprechende Abstriche bei der Leichtgängigkeit des Kolbens gemacht werden, so dass die Bewegung des Kolbens in der Regel mit erheblichen Reibungsverlusten verbunden ist.

Um derartige Reibungsverluste des Kolbens im Zylinder zu minimieren, ist es bekannt, die Abdichtung einer Druckkammer über eine flexible Membran vorzunehmen. Eine derartige flexible Membran deckt die Kolbenfläche, welche eine bewegliche Begrenzungswand der Druckkammer bildet, ab und ist mit ihren Rändern an den feststehenden Wänden der Druckkammer befestigt. Die feststehenden Wände der Druckkammer und die flexible Membran bilden daher einen rundum gasdichten Abschluss der Druckkammer. Damit die Membran die notwendige Bewegung des Kolbens erlaubt, muss sie dehnbar sein und/oder mit einem entsprechenden Reservoir an Material vorgesehen werden. Im Zustand des minimalen Volumens der Druckkammer liegt ein Membranreservoir in der Regel in Faltenstrukturen vor, welche sich bei einer Ausdehnung der Druckkammer entsprechend straffen können. Die Falten haben jedoch den Nachteil, dass zwischen ihnen stets ein Restvolumen verbleibt, so dass die Druckkammer nicht vollständig geleert werden kann, wie es eigentlich wünschenswert wäre. Weiterhin ist von Nachteil, dass die Membran im Übergangsbereich von den feststehenden Wänden zur Kolbenfläche einer hohen Biege- und Zugbelastung ausgesetzt ist, die zu einer schnellen Ermüdung und Alterung führt.

Als Einsatzmöglichkeit für Wärmekraftmaschinen ist insbesondere die Gewinnung elektrischer Energie aus thermischen Energiequellen bekannt. Bei derartigen Verfahren wird z. B. aus Sonnenenergie, Erdwärme oder Abwärme gewonnene thermische Energie über eine Wärmekraftmaschine in mechanische Rotationsenergie umgewandelt, welche dann einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt. Eine solche Anlage ist zum Beispiel aus der DE 42 43 401 A1 bekannt. In Form von sogenannten Kalt-Dampfmaschinen ausgebildete Wärmekraftmaschinen ermöglichen insbesondere auch die Nutzung niedriger Temperaturgefälle.

Des weiteren ist es bekannt, aus Wind- oder Wasserkraft elektrische Energie zu erzeugen. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass eine hydraulische Kraftübertragung zwischen dem Wind- oder Wassermotor und einem Hydraulikmotor zum Antrieb eines Generators vorgesehen ist. Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist jedoch, dass sie stark von der jeweiligen Energiequelle abhängen und somit ihre Energieproduktion sehr ungleichmäßig ist. Die verwendeten Generatoren werden daher häufig in suboptimalen Leistungs­ bereichen betrieben.

Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische beziehungsweise elektrische Energie bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Druckkammer für eine Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, eine Wärmekraftmaschine nach Anspruch 9 sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die erfindungsgemäße Druckkammer ist insbesondere für die Verwendung in einer Wärmekraftmaschine geeignet, ohne jedoch auf diese Anwendung beschränkt zu sein. Sie weist eine oder mehrere feststehende Wände sowie mindestens eine Begrenzungswand auf, die zwischen zwei Umkehrpunkten (per definitionem axial) beweglich ist, und die durch eine an mindestens einer feststehenden Wand befestigte flexible Membran abgedeckt ist, um die Druckkammer insgesamt gasdicht auszugestalten. Die Druckkammer ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Stützelement mit einer Auflagefläche für die Membran enthält. Das Stützelement ist derart beweglich gelagert, dass die genannte Auflagefläche während der axialen Bewegung der beweglichen Begrenzungswand ständig eine Überbrückung von der feststehenden Wand zur beweglichen Begrenzungswand bildet, so dass die Membran auf dieser Überbrückung aufliegen kann.

Der vorliegend verwendete Begriff "axial" ist funktional durch die lineare Bewegung der beweglichen Begrenzungswand definiert. Häufig wird sich jedoch auch konstruktiv eine Achse der Druckkammer, zum Beispiel die Symmetrieachse einer zylindrischen Druckkammer, ausmachen lassen, welche mit der genannten Bewegungsachse zusammenfällt.

Durch die erfindungsgemäße Bereitstellung mindestens eines Stützelementes kann der Übergang zwischen den feststehenden Wänden der Druckkammer und der beweglichen Begrenzungswand durch eine Auflagefläche überbrückt werden. Diese Auflagefläche unterstützt und trägt die Membran im kritischen Übergangsbereich, in dem die Membran während der Hubbewegungen verformt wird. Auf diese Weise werden die Biegewinkel sowie die Zugbelastungen an der Membran minimiert. Bei geringerem Verschleiß kann die Membran daher gleichzeitig dünner bzw. flexibler ausgelegt werden, was wiederum zu geringeren Energieverlusten führt.

Gemäß einer bevorzugten Anordnung des Stützelementes ist dieses um seinen Angrenzungsbereich zur feststehenden Wand schwenkbeweglich gelagert, so dass die momentane Schwenkachse des Stützelementes durch den Angrenzungsbereich verläuft. Dies schließt sowohl die Möglichkeit ein, dass die Schwenkachse wie bei einem Scharniergelenk räumlich und konstruktiv fixiert ist, als auch die Möglichkeit, dass die Schwenkachse durch eine "lose Konstruktion" sich nach den jeweiligen Kräfteverhältnissen variabel einstellt. Bei der letztgenannten Möglichkeit wird die Lage der Schwenkachse nur ungefähr auf den Angrenzungsbereich festgelegt. Die Lage der Schwenkachse im Angrenzungsbereich gewährleistet, dass das Stützelement während der gesamten Bewegung in etwa an derselben Stelle der feststehenden Wand ansetzt, so dass durchgehend ein stetiger Übergang der an der Wand befestigten Membran auf die Auflagefläche des Stützelementes möglich ist.

Weiterhin befindet sich der Angrenzungsbereich des schwenkbeweglichen Stützelementes zur feststehenden Wand vorzugsweise auf einer axialen Höhe, die zwischen den Umkehrpunkten der beweglichen Begrenzungswand liegt. Besonders bevorzugt befindet sich der Angrenzungsbereich axial etwa in der Mitte zwischen den Umkehrpunkten der beweglichen Begrenzungswand. Die axiale Lage der Umkehrpunkte wird dabei jeweils an der zur Druckkammer gerichteten Innenseite der beweglichen Begrenzungswand gemessen. Die genannte Anordnung des Angrenzungsbereiches hat den Vorteil, dass sich der Abstand der beweglichen Begrenzungswand von der Schwenkachse bzw. dem Angrenzungsbereich während ihrer linearen Bewegung von einem Umkehrpunkt zum anderen möglichst wenig ändert. Der Abstand durchläuft dabei ein Minimum, wenn sich die bewegliche Begrenzungswand auf derselben axialen Höhe wie die Schwenkachse befindet. Die minimale Änderung des Abstandes der beweglichen Begrenzungswand von der Schwenkachse hat den Vorteil, dass die Membran nur minimal gedehnt bzw. gestaucht wird, während sie der Bewegung der Begrenzungswand und der Stützelemente folgt.

Durch eine entsprechende Dimensionierung kann dabei insbesondere erreicht werden, dass die Membran sowohl im maximal komprimierten Zustand der Druckkammer straff ist, als auch im maximal expandierten Zustand. Das Fehlen von Falten im maximal komprimierten Zustand hat den Vorteil, dass kein Restvolumen zwischen irgendwelchen Falten verbleibt, so dass die Druckkammer praktisch vollständig entleert werden kann. Eine Druckkammer mit dem minimalen Volumen "Null" ermöglicht eine besonders effektive Ausnutzung der thermischen Energie des verwendeten Arbeitsmediums. Eine solche effiziente Nutzung der zur Verfügung stehenden Energie ist insbesondere bei erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie oder Erdwärme von Vorteil, da hier oft nur geringe Temperaturunterschiede zur Verfügung stehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Druckkammer besteht die bewegliche Begrenzungswand aus einem axial verschiebebeweglichen, kreis­ förmigen Zentralelement. Ferner bestehen die Stützelemente aus Sektor­ elementen, die in ihrer Gesamtheit einen Kreisring bilden, der die feststehenden Wände der Druckkammer mit dem Zentralelement verbindet. Die feststehenden Wände der Druckkammer haben in der Regel einen kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt, dessen Durchmesser mit dem Außendurchmesser des durch die Sektorelemente gebildeten Kreisringes korrespondiert. Der Innendurchmesser des durch die Sektorelemente gebildeten Kreisringes entspricht dem Außendurchmesser des Zentralelementes, so dass der Kreisring eine lückenlose Verbindung von den festen Begrenzungswänden zu dem Zentralelement herstellt. Ferner ist jedes der Sektorelemente um eine Schwenkachse beweglich angeordnet, welche in etwa entlang der Kontaktlinie des Sektorelementes mit den feststehenden Wänden der Druckkammer verläuft.

Die Druckkammer kann weiterhin insbesondere gebildet werden durch einen feststehenden, ebenen Zylinderkopf, welcher innen vorzugsweise eine wärmeisolierende Schicht besitzt. Daran schließt sich ein innen einen Kegelstumpf bildender Ring an, der ebenfalls innen wärmeisoliert ist. Weiter wird die Druckkammer abgeschlossen durch die Membran, welche vorzugsweise auf einer Gleitplatte aufliegt. Membran und Gleitplatte werden getragen von dem oben beschriebenen Zentralelement und den schwenkbaren Sektorelementen. Die von den Sektorelementen und dem Zentralelement gebildete Auflagefläche für die Membran ist im Zustand minimalen Volumens der Druckkammer komplementär zu dem aus Zylinderkopf und Ring gebildeten Kegelstumpf geformt, so dass im oberen Totpunkt der Hubbewegung von Zentralelement und Sektorelementen praktisch kein Restvolumen bleibt.

Die Anordnung aus einem verschiebebeweglichen Zentralelement und den schwenkbeweglichen Sektorelementen hat den Vorteil, dass das Zentralelement zur Auskopplung der mechanischen Bewegungsenergie in Form von linearer Hin- und Herbewegung verwendet werden kann, während die Sektorelemente die Verbindung zu den feststehenden Begrenzungswänden herstellen und dabei als Auflageflächen für die flexible Membran dienen. Die Membran ist daher praktisch an keinem Punkt ohne Unterstützung, so dass sie die auf sie wirkenden hohen Druckkräfte aushalten kann. An Knickstellen kann die Membran zusätzlich verstärkt ausgebildet oder durch entsprechende Unterlagen geschützt sein.

Die Anzahl der Sektorelemente wird vorzugsweise möglichst groß gewählt, damit die Angrenzungsbereiche zu den feststehenden Wänden einen möglichst geradlinigen Verlauf haben. Typischerweise beträgt die Anzahl zwischen 6 und 20, besonders bevorzugt zwischen 10 und 14. Die Sektorelemente sind dabei zur Vereinfachung der Herstellung und für einen symmetrischen Aufbau der Druckkammer vorzugsweise alle gleichartig ausgebildet.

Zwischen der beweglichen Begrenzungswand beziehungsweise den Stützelementen und der darauf aufliegenden Membran ist vorzugsweise eine Gleitschicht angeordnet, um die Reibung zwischen der Membran und ihrer Unterlage zu reduzieren. Dies minimiert sowohl den Verschleiß der Membran als auch die Energieverluste durch Reibung. Die Gleitschicht kann dabei in Form einer Beschichtung auf den Stützelementen und/oder der beweglichen Begrenzungswand aufgebracht sein. Vorzugsweise kann die Gleitschicht aber auch ein separates Element sein, das als Platte, z. B. eine starke Leinenplatte, mit der gleichen Form wie die Membran zwischen Membran und den Stützelementen bzw. der Begrenzungswand liegt. Auf dieser Platte liegt die Membran fest auf, und die Platte überbrückt Spalten und entschärft Knickstellen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wärmekraftmaschine enthaltend

• a) zwei Druckkammern mit Anschlüssen für die Zufuhr beziehungsweise Ableitung eines Arbeitsmediums,
• b) ein verschiebebewegliches Kolbenelement mit zwei starr gekoppelten Druckflächen, von denen die eine eine verschiebebewegliche Begrenzungswand der einen Druckkammer und die andere eine verschiebebewegliche Begrenzungswand der anderen Druckkammer bildet,
• c) einen mit dem Kolbenelement verbundenen Mechanismus zur Umwandlung der reziproken Hin- und Herbewegung des Kolbenelementes in eine Drehbewegung.

Im Unterschied zu bekannten Wärmekraftmaschinen ist vorliegend der genannte Umwandlungsmechanismus zwischen den Druckflächen des Kolbenelementes angeordnet. Das Kolbenelement ist somit nicht rundum in einer großen Kammer gelagert, welche durch das Kolbenelement in zwei Druckkammern unterteilt wird, sondern es hat vielmehr zwei beabstandet voneinander ausgebildete Druck­ flächen, die jeweils eine Begrenzungswand einer Druckkammer bilden. Der Rest des Kolbenelementes befindet sich außerhalb dieser Druckkammern und ist daher ohne weiteres für den Mechanismus zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung des Kolbenelementes in eine Drehbewegung zugänglich. Anders als bei den bekannten Wärmekraftmaschinen muss die Bewegung des Kolbens daher nicht über eine durch eine Druckkammer nach außen geführte Stange mit entsprechenden Dichtungs- und Reibungsproblemen mechanisch ausgekoppelt werden. Vielmehr sind die Druckkammern voneinander getrennt und zu beiden Seiten des Umwandlungsmechanismus angeordnet. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die Druckkammern jeweils für sich thermisch gut isoliert werden können, um Energieverluste des Arbeitsmediums zu vermeiden. Ferner wird das Kolbenelement symmetrisch von beiden Seiten mit den Druckkräften beaufschlagt, wobei es an den Mechanismus zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung nur die nutzbare Druckdifferenz zwischen dem hohen Druckniveau und dem niedrigen Druckniveau des Arbeitsmediums überträgt. Eine unnötige Belastung des Mechanismus durch große Kräfte bei Einwirkung des hohen Arbeitsdruckes wird dadurch vermieden, und diese Kräfte werden durch die starre Kopplung der Druckflächen problemlos aufgefangen.

Die Druckkammern an der Wärmekraftmaschine können insbesondere in einer der oben erläuterten Weisen ausgestaltet sein. Das heißt, sie können aus fest­ stehenden Wänden und mindestens einer zwischen zwei Umkehrpunkten axial beweglichen Begrenzungswand, die durch eine flexible Membran abgedeckt ist, bestehen, wobei mindestens ein Stützelement so beweglich gelagert ist, dass es eine Überbrückung von einer feststehenden Wand zur beweglichen Begrenzungswand bildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Wärmekraftmaschine sind die Druckflächen des Kolbenelementes durch einen Verbindungsbügel verbunden, wobei der Verbindungsbügel mittig einen Durchlass aufweist, durch den eine vom Kolbenelement über ein Pleuel angetriebene Rotationswelle geführt ist. Der Verbindungsbügel verbindet die beiden Druckflächen symmetrisch und mit der notwendigen Stabilität, wobei sein Durchlass Raum für die Durchführung der Rotationswelle lässt. Dadurch, dass der Verbindungsbügel diese Welle umschließt, wird ein besonders symmetrischer Aufbau der Wärmekraftmaschine möglich, bei welchem die krafterzeugenden Druckkammern die angetriebene Rotationswelle mittig zwischen sich aufnehmen.

Auf der Rotationswelle der Wärmekraftmaschine ist vorzugsweise ein Nockenträger mit Nocken angeordnet, welche das Öffnen und Schließen von Ventilen in den Anschlüssen der Druckkammern der Wärmekraftmaschine steuern. Durch eine entsprechende Anordnung des Nockenträgers bzw. der Nocken kann das Arbeitsprogramm der Wärmekraftmaschine festgelegt werden. Insbesondere lässt sich durch die Nocken die Leistung der Maschine und/oder die Richtung der Energieumwandlung festlegen. Letzteres bedeutet, dass nicht nur thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden kann, sondern dass bei einem Betrieb der Maschine als Wärmepumpe auch mechanische Energie in thermische Energie umgewandelt wird, wobei gleichzeitig Wärmeenergie von einem niedrigeren Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau überführt wird. Am niedrigeren Temperaturniveau erzeugt dieser Betrieb als Wärmepumpe eine Kühlung, am höheren eine Heizung.

Vorzugsweise läßt sich durch Verschieben der Nockenträger auf der Rotationswelle der Füllwinkel der als Wärmemotor betriebenen Wärmekraft­ maschine und/oder die Offenhaltung des Einlaßventils im Kompressionstakt der als Wärmepumpe betriebenen Wärmekraftmaschine einstellen und damit die Leistung der Wärmekraftmaschine regeln.

Ferner ist die Wärmekraftmaschine vorzugsweise in ein Gehäuse eingeschlossen, welches eine ins Freie oder zu einem Entsorgungsraum führende Entlüftungsleitung aufweist. Im Falle einer Undichtigkeit einer Druckkammer der Wärmekraftmaschine kann dann das Arbeitsmedium abgeleitet werden, und ein Austritt in die unmittelbare Umgebung der Wärmekraftmaschine wird verhindert.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus hydraulischer Energie und/oder thermischer Energie. Die Vorrichtung enthält einen Generator, welcher zugeführte Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Hydraulikmotor zur Umwandlung hydraulischer Energie, das heißt der Bewegungsenergie eines strömenden Mediums, in Rotationsenergie sowie eine Wärmekraftmaschine zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie aufweist. Die Leistungen von Hydraulikmotor und Wärmekraftmaschine werden dabei vor ihrer Umwandlung in elektrische Energie mechanisch und/oder hydraulisch addiert.

Durch die mechanische und/oder hydraulische Addition der Leistungen ist es möglich, vom Hydraulikmotor sowie von der Wärmekraftmaschine ("Wärmemotor") bereitgestellte Energie mit ihrer jeweils anfallenden Leistung und Drehzahl gemeinsam in den Antrieb eines Generators einzuspeisen. Die dem Hydraulikmotor beziehungsweise dem Wärmemotor zugrundeliegenden Energiearten können sich somit bis zur vollen Last des Generators ergänzen. Dabei wird vorteilhafterweise nur ein Generator benötigt, welcher überwiegend in seinem optimalen Drehzahlbereich betrieben werden kann.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der mechanischen und/oder hydraulischen Addition der Leistungen sind der Hydraulikmotor, die Wärmekraftmaschine und der Generator an die drei verschiedenen Achsen eines Planetengetriebes gekoppelt.

Bei einer alternativen Ausgestaltung sind der Hydraulikmotor und die Wärmekraft­ maschine an verschiedene relativ zueinander bewegliche stromerzeugende Komponenten des Generators gekoppelt, um diesen jeweils ihre Rotationsbewegung zuzuführen. So kann der Generator z. B. in üblicher Weise einen drehbeweglichen Rotor und einen Stator aufweisen, wobei etwa der Hydraulikmotor an den Rotor gekoppelt ist, während gleichzeitig der Generator insgesamt drehbeweglich gelagert ist und von der Wärmekraftmaschine in eine gegenläufige Rotation versetzt werden kann. Diese Rotation nimmt den Stator mit, so dass die relative Drehzahl zwischen Rotor und Stator die Summe der Drehzahlen von Hydraulikmotor und Wärmekraftmaschine darstellt.

Die dem Hydraulikmotor zugeführte hydraulische Energie kann insbesondere aus einer Windkraftanlage oder einem Wassermotor stammen. Die dem Wärmemotor zugeführte Wärmeenergie kann insbesondere aus einer Solaranlage stammen oder Abwärme aus sonstigen Prozessen sein. Vorzugsweise ist dabei ein Speicher für Wärmeenergie vorgesehen, in welchem überschüssige Wärmeenergie für einen späteren Abruf gespeichert werden kann. Vorteilhaft ist ferner, dass die Wärmekraftmaschine auch umgekehrt betrieben werden kann, das heißt als Wärmepumpe. Übersteigt zum Beispiel das Angebot an hydraulischer Energie die Leistung des Generators, so kann der Wärmemotor als Wärmepumpe geschaltet werden und die überschüssige Energie in Form von Wärme speichern. Des weiteren kann der Generator unter Zufuhr elektrischer Energie auch als Motor betrieben werden und damit die Wärmekraftmaschine als Wärmepumpe antreiben. Ebenso ist die Einspeisung anderer Antriebsenergien möglich, zum Beispiel über einen Verbrennungsmotor.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können somit sowohl Wind-/Wasser­ energie als auch Wärmeenergie gleichzeitig ausgenutzt und damit eine möglichst gleichbleibende Leistungsabgabe und optimale Wirtschaftlichkeit erreicht werden. Vorteilhaft ist auch, dass überschüssige Energien als Wärme und damit effizient und kostengünstig gespeichert werden können.

Die in der Vorrichtung eingesetzte Wärmekraftmaschine kann insbesondere in einer der oben erläuterten Weisen ausgestaltet sein. Das heißt, dass sie vorteilhafterweise ein Kolbenelement mit zwei Druckflächen aufweist, zwischen denen ein Mechanismus zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung des Kolbenelementes in eine Drehbewegung angeordnet ist. Eine solche Wärmekraft­ maschine erreicht eine hohe Effizienz und ist damit insbesondere zur Ausnutzung auch geringer Temperaturunterschiede, wie sie häufig bei regenerativen Energiequellen vorliegen, geeignet.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch die Komponenten einer erfindungsgemäßen Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie, die über ein Planetengetriebe gekoppelt sind;

Fig. 2 eine additive Drehung von Rotor und Stator eines Generators;

Fig. 3 schematisch eine Gesamtanlage zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie;

Fig. 4 die Anlage nach Fig. 3 im Sommerbetrieb.

Fig. 5 die Anlage nach Fig. 3 im Winterbetrieb;

Fig. 6 den in der Anlage nach Fig. 1 oder 2 eingesetzten Wärmemotor W in einem Querschnitt;

Fig. 7 die Draufsicht des Wärmemotors nach Fig. 6 entlang einer Schnittlinie VII-VII von Fig. 6;

Fig. 8 zwei alternative Lagerungen der schwenkbeweglichen Sektorelemente der Druckkammer des Wärmemotors W.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus hydraulischen und thermischen Energiequellen dargestellt. Bei den hydraulischen Energiequellen kann es sich insbesondere um Wind- oder Wasserkraft handeln, die einen Hydraulikmotor H antreibt. Auch die thermische Energie entstammt vorzugsweise einer erneuerbaren Energiequelle wie der Solarenergie oder der Erdwärme, oder aus ansonsten in die Umwelt emittierter Abwärme anderer Prozesse.

Die thermische Energie wird einer Wärmekraftmaschine oder einem Wärme­ motor W zugeführt, wo sie in mechanische Rotationsenergie umgewandelt wird. Darüber hinaus stehen der Wärmemotor W sowie die thermische Energiequelle mit einem Speicher S in Verbindung, um gegebenenfalls überschüssige Wärme­ energie dort für einen späteren Verbrauch zu speichern. Bei dem Speicher kann es sich insbesondere um einen Wasserspeicher handeln. Übersteigt zum Beispiel das Angebot aus hydraulischer Energie die Leistung des Generators, so kann der Wärmemotor als Wärmepumpe geschaltet werden, und die überschüssige Energie wird in Form von Wärme im Speicher S gespeichert.

Der Hydraulikmotor und der Wärmemotor speisen ihre Rotationsenergie an zwei verschiedene Wellen eines Planetengetriebes P ein, das in bekannter Weise aus einem Stirnrad (1. Welle), mehreren Planetenrädern (2. Welle) und einem Sonnenrad (3. Welle) besteht. Die verbleibende Welle des Planetengetriebes P treibt den Generator G an. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Rotationsenergien beziehungsweise die Drehzahlen des Hydraulikmotors H und des Wärmemotors W ergänzen beziehungsweise addieren und gemeinsam den Generator G antreiben. Die je nach Umgebungsbedingungen in schwankendem Maße anfallenden Primärenergien werden somit unter möglichst gleichbleibender Leistungsabgabe vom Generator in elektrische Energie umgewandelt.

Fig. 2 zeigt eine alternative Möglichkeit, die Leistungen von Hydraulikmotor H und Wärmemotor W mechanisch zu addieren. Der Wärmemotor W ist dabei an den Rotor Ro des Generators G gekoppelt, um diesen in Drehung zu versetzten. Die Spannungserzeugung im Generator G erfolgt in herkömmlicher Weise durch eine Relativdrehung zwischen dem Rotor Ro und dem Stator St, wobei Rotor und Stator durch Elektromagnete gebildet werden können. Ebenso kann eines dieser Elemente ein Permanentmagnet sein. Das Besondere der Anordnung nach Fig. 2 liegt darin, dass der gesamte Generator mit seinem Gehäuse und insbesondere mit dem Stator St drehbar in Kugellagern K gelagert ist. Der Generator kann durch den an das Gehäuse gekoppelten Hydraulikmotor H somit insgesamt von diesem in Drehung versetzt werden, wobei der Schleifringkörper Sr der Stromzu- bzw. -ableitung dient. Bei gegenläufigen Drehrichtungen von Rotor Ro und Stator St addieren sich somit die Drehzahlen von Wärmemotor W und Hydraulikmotor H in der gewünschten Weise mechanisch.

Darüber hinaus sind weitere Möglichkeiten zur mechanischen oder hydraulischen Addition der Leistungen von Hydraulikmotor H und Wärmemotor W denkbar. So könnte z. B. der Wärmemotor W ein hydraulisches Medium durch den Hydraulikmotor H pumpen. Der Vorteil der mechanischen oder hydraulischen Leistungsaddition liegt darin, dass nur ein Generator G benötigt wird, welcher zudem überwiegend in einem effizienteren und in der Regel höheren Drehzahl­ bereich betrieben werden kann.

Fig. 3 zeigt die Integration des Generators G, der auch als Elektromotor betrieben werden kann, und der Wärmekraftmaschine W, die als Wärmemotor oder als Wärmepumpe betrieben werden kann, in eine Gesamtanlage. Die Wärmekraftmaschine W befindet sich dabei in einem Kreislauf eines Arbeitsmediums, der über den ersten Wärmetauscher 36, das Entspannungsventil 35 bzw. parallel hierzu die Kondensatpumpe 37, und den zweiten Wärmetauscher 34 führt. Bei dem Arbeitsmedium kann es sich z. B. um ISO-Butan handeln. Je nach Betriebsweise der Anlage kann das Arbeitsmedium in verschiedenen Richtungen in dem Kreislauf umlaufen.

Der erste Wärmetauscher 36 wird noch separat von einem anderem Arbeits­ medium durchströmt, das von einer Pumpe 32 gefördert wird. Dieses Arbeits­ medium strömt weiterhin durch einen Erdspeicher 39, um an diesen Wärme abzugeben oder um Wärme von ihm aufzunehmen.

Auch der zweite Wärmetauscher 34 wird noch separat von einem anderem Arbeitsmedium durchströmt, das von einer Pumpe 31 gefördert wird. Dieses Arbeitsmedium kann über drei alternativ einschaltbare Wege im Kreislauf strömen: Erstens kann es durch den Sonnenkollektor 33 strömen, um dort durch Sonnen­ einstrahlung erwärmt zu werden. Zweitens kann es durch die Pumpe 30 und den Warmwasserspeicher S strömen, um Wärme im Speicher abzugeben oder von diesem aufzunehmen. Drittens kann es durch die Heizung 38 strömen, um dort Wärme abzugeben.

Fig. 4 zeigt die Anlage nach Fig. 3 im Sommerbetrieb, wobei hierfür nicht benötigte Komponenten nicht dargestellt sind. Im Sommerbetrieb wird der Generator G als Stromerzeuger und die Wärmekraftmaschine W als Wärmemotor betrieben. Das Arbeitsmedium durchströmt den Kreislauf des Wärmemotors im Uhrzeigersinn (s. Pfeile). Dabei wirkt der zweite Wärmetauscher 34 als Verdampfer, in dem das Arbeitsmedium durch Aufnahme von Wärme, die vom Sonnenkollektor 33 oder vom Speicher S bereitgestellt wird, verdampft. Das verdampfte und unter Druck stehende Arbeitsmedium treibt dann den Wärmemotor W an und wird anschließend im ersten Wärmetauscher 36, der als Kondensator wirkt, kondensiert. Die dabei frei werdende Wärme kann an die Umwelt abgeführt werden, wobei zum Beispiel durch Einsprühen von Wasser in die Kühlluft durch die dabei aufgenommene Verdunstungsenergie das Temperaturgefälle erhöht werden kann. Vorzugsweise wird die Wärme jedoch dem Erdspeicher 39 zugeführt.

Fig. 5 zeigt die Anlage nach Fig. 3 im Winterbetrieb, wobei hierfür nicht benötigte Komponenten nicht dargestellt sind. Im Winterbetrieb wird der Generator G als Elektromotor und die Wärmekraftmaschine W als Wärmepumpe betrieben. Zusätzlich oder alternativ kann auch hydraulische Energie zum Antrieb der Wärmepumpe beitragen. Das Arbeitsmedium durchströmt den Kreislauf der Wärmepumpe W gegen den Uhrzeigersinn (s. Pfeile). Dabei wird im ersten Wärmetauscher 36 vom Erdspeicher 39 bereitgestellte Wärme aufgenommen, die im zweiten Wärmetauscher 34 wieder abgegeben wird. Diese Wärme kann dann der Raumheizung 38 oder alternativ dem Speicher S zugeführt werden. Liefert die Solaranlage im Winter Wärme bei höherer Temperatur als der Erdspeicher 39, so wird über entsprechende Verbindungsleitungen (nicht dargestellt) der Sonnenkollektor 33 anstellte des Erdspeichers in den Kreislauf des Wärmetauschers 36 eingekoppelt, um hieraus die Wärme für die Raumheizung 38 zu gewinnen. Die Wärmekraftmaschine W arbeitet dabei unverändert als Wärmepumpe.

Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Wärmekraftmaschine W ist in Fig. 6 dargestellt. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch die Wärmekraftmaschine, aus dem erkenntlich ist, dass diese zwei sich symmetrisch gegenüberliegende und gleich aufgebaute Druckkammern aufweist. Die in Fig. 6 obere Druckkammer 3 ist dabei in einem expandierten Zustand dargestellt, die untere Druckkammer ist dementsprechend maximal komprimiert (Volumen Null).

In der Mitte zwischen den beiden Druckkammern ist im Querschnitt die Welle 14 zu erkennen, welche durch die Wärmekraftmaschine in Rotation versetzt werden soll. Zu diesem Zweck befindet sich an der Welle 14 exzentrisch ein Pleuel 13, dessen anderes Ende an einem im Wesentlichen oval geformten Verbindungs­ bügel 12 befestigt ist. Selbstverständlich sind auch andere Formen des Bügels möglich, z. B. rechteckig. Durch das Pleuel 13 wird eine Auf- und Abbewegung des Verbindungsbügels 12 in eine Rotation der Welle 14 umgewandelt, wobei weitere bekannte Hilfseinrichtungen wie etwa ein Schwungrad (nicht dargestellt) zum Einsatz kommen können. Der Verbindungsbügel 12 weist an seinem oberen und unteren Ende je eine Kolbenstange 11 auf, die durch ein entsprechendes Gleitlager der Wärmekraftmaschine geführt ist. Die Kolbenstange 11 des Verbindungsbügels 12 ist mit einem in der Draufsicht kreisförmigen Zentral­ element 10 abgeschlossen, welches eine bewegliche Begrenzungswand der Druckkammer 3 bildet.

Wenn über den Einlass 2a im Kopf 1 der Druckkammer 3 ein Arbeitsmedium unter hohem Druck in die obere Druckkammer 3 eingeleitet wird, übt dies eine abwärts gerichtete Kraft auf das Zentralelement 10 (und die noch zu erläuternden Sektorelemente 9) aus, so dass dieses sich zusammen mit dem Verbindungsbügel 12 nach unten bewegt. Vor Erreichen des in Fig. 6 dargestellten unteren Umkehrpunktes werden Ventile (nicht dargestellt) in den Zufuhrleitungen für das Arbeitsmedium umgeschaltet, so dass die Zufuhr von Arbeitsmedium zur oberen Druckkammer 3 beendet und statt dessen die Zufuhr des unter Druck stehenden Arbeitsmediums zur unteren Druckkammer begonnen wird. Nach Beendigung der Zufuhr des Arbeitsmediums findet noch eine Expansion des Gases in der Druckkammer 3 statt. Dadurch dass der Schließzeitpunkt des Ventils 2a (d. h. der Schließwinkel der Nocken auf der Welle 14) verändert werden kann, kann eine Leistungsregelung des Wärmemotors und eine Anpassung an veränderliche Druckverhältnisse erfolgen.

Im nächsten Takt der Wärmekraftmaschine ist somit die obere Druckkammer 3 über den Auslass 2b im Kopf 1 der Druckkammer 3 mit dem Kondensator beziehungsweise der Niederdruckseite der Wärmekraftmaschine verbunden, während die untere Druckkammer mit dem Verdampfer beziehungsweise der Hochdruckseite in Verbindung steht. Im nächsten Takt wird daher das aus den Kolbenstangen 11 und dem Verbindungsbügel 12 bestehende Kolbenelement der Wärmekraftmaschine nach oben gedrückt.

Die notwendige Umschaltung der Ventile in den Zufuhrleitungen für das Arbeitsmedium erfolgt mit Hilfe von Nocken, welche auf Nockenträgern angebracht sind, die der Welle 14 verschiebbar angeordnet sind (nicht dargestellt). Je nach Anordnung dieser Nocken kann ein anderes Programm von der Wärme­ kraftmaschine gefahren werden, und insbesondere lässt sich die Wärmekraft­ maschine als Wärmemotor zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie oder umgekehrt als Wärmepumpe zur Umwandlung mechanischer Energie in thermische Energie betreiben. Durch Verschieben des Nockenträgers auf der Welle 14 kann zusätzlich beim Betrieb als Wärmemotor der Füllwinkel verstellt werden, um hierdurch die Leistung der Wärmekraftmaschine zu regeln und eine Anpassung an veränderliche Druckverhältnisse zu ermöglichen. Beim Betrieb als Wärmepumpe kann durch Offenhaltung des Einlassventils während des Kompressionstaktes das wirksame Ansaugvolumen und damit die Leistungsaufnahme geregelt werden.

Ein Vorteil der Wärmekraftmaschine nach Fig. 6 besteht darin, dass die Kompressionsräume 3 gegenüberliegend und mit der Welle 14 auf derselben Achse A liegend angeordnet sind. Die Druckkräfte werden dabei auf den Verbindungsbügel 12 übertragen, wobei die an dem Bügel 12 angreifende Pleuelstange 13 nur die Differenz der Druckkräfte zwischen dem Kondensatordruck und dem Verdampferdruck abgreift.

Erfindungsgemäß sind die Druckkammern in besonderer Weise ausgebildet. Zur Abdichtung der Druckkammer 3 ist diese zu den beweglichen Wänden hin mit einer Membran 4 ausgekleidet, wobei die Ränder dieser Membran unter Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Kunststoffschicht 6 durch eine Verschraubung am Rand der Druckkammer 3 fest eingespannt sind, um absolute Dichtheit zu garantieren. Der feststehende, innen ebene Kopf 1 der Druckkammer 3 ist ebenfalls mit einer isolierenden Kunststoffplatte 5 abgedeckt.

Besonders wichtig ist die auf den beweglichen Teilen der Druckkammer 3 unter Zwischenschaltung einer Gleitplatte (nicht dargestellt) aufliegende Membran 4, die durch ihre Bewegung und Dehnung einer besonderen Belastung ausgesetzt ist. Membran und Gleitplatte können auch miteinander verbunden sein. Die Membran 4 besteht aus einem geeigneten Material wie z. B. Gummi, das mit Öl und dem Arbeitsmedium der Wärmekraftmaschine W verträglich ist. Ferner muss das Problem gelöst werden, dass für die Volumenvergrößerung der Druckkammer 3 ein entsprechender Materialvorrat an Membran 4 vorhanden sein muss, der jedoch andererseits im komprimierten Zustand der Druckkammer nicht zu unerwünschten Restvolumina führen soll.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Druckkammer werden die genannten Probleme optimal gelöst, wobei ein Restvolumen von praktisch Null erreicht wird. Dies ist insbesondere an der unteren Druckkammer in Fig. 6 erkennbar. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Druckkammer erreicht, dass die Dehnungsbelastungen für die Membran 4 minimiert werden.

Zur Erreichung dieser Ziele ist die bewegliche Begrenzungswand der Druck­ kammer 3 in der insbesondere aus Fig. 7 ersichtlichen Weise ausgebildet. Das heißt, dass diese Begrenzungswand aus einem kreisförmigen Zentralelement 10 besteht, welches rundum von Sektorelementen 9 umgeben ist, die insgesamt einen Kreisring bilden. Der Innenrand dieses Kreisringes grenzt an den Außenrand des Zentralelementes 10, und der Außenrand des Kreisringes grenzt an den zylindrischen, feststehenden Rand der Druckkammer 3. Im Angrenzungs­ bereich 7 von Sektorelementen 9 und feststehendem Rand der Druckkammer 3 liegt die jeweilige momentane Schwenkachse, um die sich die Sektorelemente 9 bewegen können.

Im Querschnitt von Fig. 6 ist der axiale Aufbau der beweglichen Teile der Druck­ kammer 3 erkennbar. Die Sektorelemente 9 sind dabei jeweils um eine durch den Bereich 7 verlaufende Schwenkachse schwenkbeweglich, wobei der Bereich 7 möglichst mit dem Austrittspunkt der Membran 4 aus der Einspannung deckungsgleich ist. Eine solche Lage der Schwenkachse wird ermöglicht durch Abstützung der Sektorelemente 9 auf Rollen 8, die auf einer Bahn laufen, deren Querschnitt Teil eines Kreisbogens um den Bereich 7 ist.

In Fig. 8 sind zwei alternative Lagerungen für die Sektorelemente 9' bzw. 9" dargestellt. Im linken Teil der Figur sind die Sektorelemente 9' auf Gelenkstützen 15 bzw. 16 am Gehäuse der Druckkammer bzw. am Zentralelement 10 abgestützt. Im rechten Teil der Figur ist das Sektorelement 9" am Gehäuse über eine Aufhängung 17 gelagert. Bei allen dargestellten Konstruktionen ist gewährleistet, dass die Sektorelemente nicht nur eine Drehung um eine Schwenkachse ausführen können, sondern dass sie auch ein gewisses Spiel für notwendige Verschiebebewegungen haben.

Die Oberseite der Sektorelemente ist in einer Weise geformt, welche die angestrebte Wirkung unterstützt. Wenn die Sektorelemente in der Stellung sind, in der die Druckkammer 3 das Volumen Null hat, verlaufen sie ausgehend von dem Angrenzungsbereich 7 in axialer Richtung A gesehen zunächst ein Stück in Richtung des Inneren der Druckkammer 3, um dann auf das Zentralelement 10 zulaufend abzuknicken. Durch diesen geknickten Verlauf der Sektorelemente 9 von der Schwenkachse 7 zum Zentralelement 10 wird erreicht, dass die auf den Sektorelementen 9 aufliegende Membran 4 im vollständig komprimierten Zustand der Druckkammer 3 einen nach innen (zur Druckkammer 3) gewölbten Verlauf nimmt. Im expandierten Zustand der Druckkammer 3 ist die Membran 4 dagegen durch die Abwärtsbewegung des Zentralelementes 10 teilweise nach außen gewölbt. Um die Dehnung der Membran 4 zu minimieren, ist diese vorzugsweise in der Mitte zwischen dem oberen und unteren Umkehrpunkt des Zentralelementes 10 eingespannt, das heißt auf einer axialen Höhe h, die der Hälfte des Hubes 2 h entspricht. Durch die beschriebene Anordnung der Membran wird gewährleistet, dass die Membran nicht über die neutrale Lage nach beiden Richtungen gebogen wird. Der Biegewinkel ist minimiert, und die Membran bleibt weitgehend frei von Zugspannungen. Besonders wichtig ist ferner, dass die Membran 4 im Wesentlichen über ihre gesamte Fläche auf den Sektorelementen beziehungsweise dem Zentralelement 10 aufliegt, so dass diese den hohen auf der Membran lastenden Druck abstützen. Zur Verminderung der Reibung zwischen der Membran 4 und ihrer Unterlage kann die Oberfläche der Sektor­ elemente 9 und/oder des Zentralelementes 10 insbesondere noch mit einer Gleitschicht, zum Beispiel aus Teflon, versehen sein und/oder es kann eine zusätzliche Gleitplatte zwischengelegt sein.

Claims (18)

1. Druckkammer (3) für eine Wärmekraftmaschine (W), enthaltend mindestens eine zwischen zwei Umkehrpunkten axial bewegliche Begrenzungswand (10), die durch eine an einer feststehenden Wand (6) der Druckkammer befestigte flexible Membran (4) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer mindestens ein Stützelement (9) mit einer Auflagefläche für die Membran enthält, welches so beweglich gelagert ist, dass die Auflagefläche während der axialen Bewegung der beweglichen Begrenzungswand (10) eine Überbrückung von der feststehenden Wand zur beweglichen Begrenzungswand bildet.

2. Druckkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (9) um seinen Angrenzungsbereich (7) zur feststehenden Wand (6) schwenkbeweglich gelagert ist.

3. Druckkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Angrenzungsbereich (7) zur feststehenden Wand (6) sich auf einer axialen Höhe befindet, die zwischen den Umkehrpunkten der beweglichen Begrenzungswand (10) liegt.

4. Druckkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Angrenzungsbereich (7) zur feststehenden Wand (6) in der Mitte zwischen den Umkehrpunkten der beweglichen Begrenzungswand (10) liegt.

5. Druckkammer nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Begrenzungswand als ein axial verschiebebewegliches, kreisförmiges Zentralelement (10) und die Stützelemente als Sektorelemente (9) ausgebildet sind, wobei die Sektor­ elemente gemeinsam einen Kreisring bilden, der die feststehenden Wände (6) der Druckkammer (3) mit dem Zentralelement verbindet, und wobei jedes Sektorelement um seinen Angrenzungsbereich (7) zu den feststehenden Wänden schwenkbar ist.

6. Druckkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sektorelementen (9) und dem Zentralelement (10) gebildete Fläche zur Auflage der Membran (4) im Zustand minimalen Volumens der Druckkammer den Mantel und die kleinere Deckfläche eines Kegelstumpfes bildet.

7. Druckkammer nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie 6 bis 20, vorzugsweise 10 bis 14 gleichartige Sektorelemente (9) enthält.

8. Druckkammer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Membran (4) einerseits und der beweglichen Begrenzungswand (10) und/oder den Stützelementen (9) andererseits eine Gleitschicht angeordnet ist.

9. Wärmekraftmaschine (W), enthaltend

• a) zwei Druckkammern (3) mit Anschlüssen (2a, 2b) für die Zufuhr bzw. Ableitung eines Arbeitsmediums,
• b) ein verschiebebewegliches Kolbenelement (10, 11, 12) mit zwei starr gekoppelten Druckflächen (10), die jeweils eine verschiebebewegliche Begrenzungswand einer Druckkammer (3) bilden,
• c) einen mit dem Kolbenelement verbundenen Mechanismus (13, 14) zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung des Kolben­ elementes in eine Drehbewegung,

dadurch gekennzeichnet, dass die Druckflächen (10) durch einen Verbindungsbügel (12) verbunden sind, wobei durch einen mittigen Durchlass des Verbindungsbügels eine vom Kolbenelement über ein Pleuel (13) angetriebene Rotationswelle (14) geführt ist.

10. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch Veränderung der Ventilsteuerung eine Arbeitsweise als Wärmepumpe oder Wärmemotor möglich ist.

11. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rotationswelle (14) der Wärme­ kraftmaschine (W) Nockenträger mit Nocken angeordnet sind, welche das Öffnen und Schließen von Ventilen in den Anschlüssen (2a, 2b) für das Arbeitsmedium steuern.

12. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben der Nockenträger auf der Rotationswelle (14) der Füllwinkel und damit die Leistung der als Wärmemotor betriebenen Wärmekraftmaschine verstellt werden kann.

13. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben der Nockenträger auf der Rotationswelle (14) die zumindest zeitweise Offenhaltung des Einlaßventils im Kompressionstakt und damit die Leistung der als Wärmepumpe betriebenen Wärmekraftmaschine eingestellt werden kann.

14. Wärmekraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Gehäuse eingeschlossen ist, welches eine Entlüftungsleitung aufweist.

15. Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus hydraulischer Energie und/oder thermischer Energie, enthaltend einen Generator (G), welcher zugeführte Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Hydraulikmotor (H) zur Umwandlung hydraulischer Energie in Rotationsenergie und eine Wärme­ kraftmaschine (W) zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie aufweist, wobei die Leistungen von Hydraulikmotor (H) und Wärmekraftmaschine (W) vor der Umwandlung in elektrische Energie addiert werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (H), die Wärmekraft­ maschine (W) und der Generator (G) an die verschiedenen Achsen eines Planetengetriebes (P) gekoppelt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (H) und die Wärme­ kraftmaschine (W) ihre Rotationsbewegung verschiedenen relativ zueinander beweglichen stromerzeugenden Komponenten (Ro, St) des Generators (G) zuführen.

18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine (W) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 ausgestaltet ist.