DE102008031524A1 - Thermal engine i.e. stirling engine, for use in e.g. biogas plant, has heat discharging unit movable back and forth between cold area and hot area of cylinder, and operating unit comprising fluid and interacting with displacement piston - Google Patents

Thermal engine i.e. stirling engine, for use in e.g. biogas plant, has heat discharging unit movable back and forth between cold area and hot area of cylinder, and operating unit comprising fluid and interacting with displacement piston Download PDF

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B21/00—Combinations of two or more machines or engines

Abstract

The thermal engine (1) has a displacement cylinder (2) comprising a cold area (4) and a hot area (5). A heat discharging unit (9) is movable back and forth between the cold area and the hot area. An operating unit (16) comprising fluid (17) i.e. water (18), interacts with a displacement piston (3). The displacement piston, the heat discharging unit and the operating unit are arranged in an inner side of the cylinder, such that the displacement piston, the heat discharging unit and the operating unit interact with one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine mit einem Verdrängerzylinder umfassend einen Kaltbereich und einen Warmbereich, mit einem Verdrängerkolben, mit Mitteln zum Transportieren von Wärmeenergie und mit Mitteln zum Verrichten von Arbeit, bei welcher die Mittel zum Transportieren von Wärmeenergie zwischen dem Kaltbereich und dem Warmbereich vor und zurück bewegt werden können, und bei welcher die Mittel zum Verrichten von Arbeit mit dem Verdrängerkolben Wechselwirken können.The The invention relates to a heat engine with a displacement cylinder comprising a cold zone and a hot zone, with a displacement piston, with means for transporting heat energy and with means for performing work in which the means for transporting of heat energy between the cold area and the warm area can be moved back and forth, and in which the means for performing work with the displacer Can interact.

Gattungsgemäße Wärmekraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik gut bekannt und arbeiten vorzugsweise nach dem Prinzip eines Stirlingmotors.Generic heat engines are well known in the art and preferably operate according to the principle of a Stirling engine.

Mit zunehmender Ausbreitung von Biogasanlagen wächst auch der Anteil an nutzbarer Abwärme, welche an den Biogasanlagen anfällt. Es gibt derzeit zwar eine Vielzahl an Konzepten, Abwärme thermisch zu nutzen, beispielsweise für Schwimmbadheizungen, Trocknungsanlagen oder eine Fernwärmenutzung, insbesondere während einer witterungsbedingten Heizperiode.With The increasing use of biogas plants is also increasing the proportion of usable waste heat which is generated at the biogas plants. Although there are currently a variety of concepts, waste heat thermally to use, for example Swimming pool heating, drying or district heating, especially during a weather-related heating season.

Eine Nutzung der Abwärme im Hinblick auf eine Stromerzeugung stellt zurzeit eher die Ausnahme dar, wahrscheinlich auch deswegen, weil die vorliegende Abwärme eine zu niedrige Temperatur aufweist, um wirtschaftlich in Strom umgewandelt werden zu können.A Use of waste heat with regard to power generation is currently the exception rather probably because the waste heat is one has too low a temperature to economically converted into electricity to be able to.

Wärmekraftmaschinen, welche im Sinne des carnotschen Kreisprozesses arbeiten, können aus Wärme eine mechanische Kraft bzw. elektrische Energie erzeugen. Die Wärmekraftmaschinen können deshalb theoretisch im Zusammenhang mit einer Nutzung von Abwärme eingesetzt werden, wobei verschiedene Bauarten von Wärmekraftmaschinen hierfür in Frage kommen können.Heat engines, which work in the sense of the Carnot cycle can work out Heat one generate mechanical force or electrical energy. The heat engines can therefore theoretically used in connection with a use of waste heat be, with different types of heat engines for this in question can come.

Als eine erste Bauart kann eine Dampfkraftmaschine genannt werden. Sie wird in den meisten Großkraftwerken zum Gewinnen von Strom eingesetzt und kann einen relativ guten Wirkungsgrad erzielen. Die Technik ist aber sehr komplex und die Dampfmaschine erfordert höhere Temperaturen, um wirtschaftlich eingesetzt werden zu können. Solche höheren Temperaturen kann mit einer Abwärme insbesondere im Zusammenhang mit einer Biogasanlage kaum gewährleistet werden.When a first type may be called a steam engine. she is used in most large power plants used to generate electricity and can be a relatively good efficiency achieve. The technique is very complex and the steam engine requires higher Temperatures in order to be used economically. Such higher Temperatures can be with a waste heat hardly guaranteed, especially in connection with a biogas plant become.

Darüber hinaus kann eine Wärmekraftmaschine auf Basis eines ORC-Prozesses (organic ranke cycle) betrieben werden. Ein ORC-Prozess ist vergleichbar mit dem einer Dampfkraftmaschine, jedoch wird als Verdampfungsmittel anstatt Wasser eine Kohlenwasserstoffverbindung mit einer niedrigeren Siedetemperatur verwendet. Somit kann diese Technik auch gut bei niedrigeren Abwärmetemperaturen verwendet werden, wodurch der ORC-Prozess auch vermehrt bei einer industriellen Abwärme, aber ebenso auch bei Erdwärmekraftwerken, eingesetzt wird. Auch bezüglich Biogasanlagen wird diese Technik bereits teilweise eingesetzt, wobei sie aber an Anlagen meist erst ab einer Größe von etwa 1 MW elektrischer Leistung rentabel verwendet werden kann. Die meisten Biogasanlagen erreichen zurzeit jedoch nur 100 kW bis 500 kW elektrische Leistung.Furthermore can a heat engine operated on the basis of an ORC process (organic tendril cycle). An ORC process is similar to that of a steam engine, however, as the evaporation agent, instead of water, it becomes a hydrocarbon compound used with a lower boiling temperature. Thus, this can Technique also be used well at lower waste heat temperatures whereby the ORC process also proliferates in an industrial waste heat, but as well as in geothermal power plants, is used. Also regarding Biogas plants, this technique is already partially used, where they but at plants usually only from a size of about 1 MW electrical Performance can be used profitably. Most biogas plants However, currently only reach 100 kW to 500 kW electrical power.

Eine weitere Bauart einer Wärmekraftmaschine kann einen Stirlingmotor umfassen, wobei die Technik des Stirlingmotors relativ einfach zu beherrschen ist und insbesondere für kleinere Anlagen sehr gut geeignet erscheint. Bisher am Markt erhältliche Stirlingmotoren sind jedoch für einen Einsatz mit niedrigeren Abwärmetemperaturen, beispielsweise von ca. 500°C bis 600°C, nicht ausreichend gut ausgelegt. Ein erster Grund hierfür mag sein, dass bei den üblichen Schnellläufern die Wärmetauscherfläche zu gering ist. Ein Stirlingmotor, welcher zur Abwärmenutzung dauerhaft wirtschaftlich eingesetzt werden kann, sollte deshalb idealerweise folgende Eigenschaften aufweisen.A Another type of heat engine may include a Stirling engine, the technique of Stirling engine relatively easy to master and especially for smaller ones Plants seems very well suited. So far available on the market However, Stirling engines are for an insert with lower waste heat temperatures, for example of about 500 ° C up to 600 ° C, not designed well enough. A first reason may be that at the usual fast runners the heat exchanger surface too low is. A Stirling engine, which for the use of waste heat permanently economically Therefore, ideally, the following properties should be used exhibit.

Er sollte zumindest eine relativ große Wärmetauscheroberfläche, geringe Wirkungsverluste, beispielsweise bezüglich Strömungswiderstand, Kolbenreibung usw., aufweisen, da die pro umgewälztes Arbeitsgasvolumen erzeugbare, nutzbare Energie hinsichtlich seines Arbeitstaktes eher gering ist. Ein solcher Niedertemperaturstirlingmotor unterscheidet sich von den üblichen Stirlingmotoren weiter im Wesentlichen durch langsamere Drehzahlen und einen größeren Hubraum.He should be at least a relatively large heat exchanger surface, low Loss of effect, for example with respect to flow resistance, piston friction etc., since the per circulating working gas volume producible, usable energy is rather low in terms of its work cycle. Such a low-temperature stirling engine is different from the usual Stirling engines continue essentially by slower speeds and a larger capacity.

Stirlingmotoren arbeiten normalerweise mit einem Überdruck von bis zu 50 bar. Bei größeren Dimensionen führt das zu einem erheblichen Aufwand in Bezug auf Abdichtung und Stabilität. Darüber hinaus ist bei Langsamläufer und damit bei langsamen Drehzahlen ein Getriebe erforderlich, um einen Generator anzutreiben, der auf Netzfrequenz laufen kann. Durch die relativ geringe Leistungsdichte, besteht bei derartigen Langsamläufern zusätzlich die Gefahr, dass die Herstellungs- und/oder Entwicklungskosten schnell den Ertrag übersteigen können.Stirling engines normally work with an overpressure of up to 50 bar. For larger dimensions does that at a considerable expense in terms of sealing and stability. Furthermore is at slow speed and thus at slow speeds a gear required to to drive a generator that can run at mains frequency. By the relatively low power density, is in addition to the slow runners Danger that the manufacturing and / or development costs fast exceed the yield can.

Für den Einsatz eines Stirlingmotors als Abwärmekraftmaschine ist außerdem zu bedenken, dass insbesondere Biogasanlagen an sich schon ein sehr komplexes System bilden und deshalb äußerst sensibel auf Störungen reagieren können. Ein Wärmenutzungssystem muss sehr zuverlässig laufen. Ein Biogasmotor sollte bei einer Störung eines Abwärmenutzungssystems weiterlaufen können. Außerdem sollte das Abwärmenutzungssystem den Wirkungsgrad des Biogasmotors nicht oder nur vernachlässigbar gering verringern, beispielsweise auf Grund eines erhöhten Staudrucks des Abgases. Durch den geringen zusätzlichen Stromertrag, ca. 10 kW bis 30 kW, dies entspricht in etwa einen Jahresertrag von ca. EUR 16.000 bis 48.000, die beschränkten Anwendungsstandorte sowie die großen baulichen Ausmaße ist es wichtig, die Technik so einfach wie möglich zu gestalten, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen gewährleisten zu können. Denn es sind in erster Linie die Investitionskosten hinsichtlich der Herstellung und der Entwicklung sowie die Wartungskosten, welche einen wirtschaftlichen Einsatz einer Wärmekraftmaschine in diesem Zusammenhang beeinflussen.For use a Stirling engine as a waste heat engine is also to consider that in particular biogas plants in itself a very form a complex system and therefore react extremely sensitively to disturbances can. A heat utilization system must be very reliable to run. A biogas engine should fail in a waste heat recovery system can continue. Furthermore should the waste heat recovery system the efficiency of Biogasmotors not or only negligible reduce slightly, for example, due to an increased dynamic pressure the exhaust gas. Due to the low additional electricity yield, approx. 10 kW to 30 kW, this corresponds approximately to an annual yield of approx. EUR 16,000 to 48,000, the limited application sites as well the big ones structural dimensions It is important to make the technique as easy as possible ensure economic operation of the facilities. Because It is primarily the investment costs in terms of Manufacturing and development as well as the maintenance costs, which an economical use of a heat engine in this Affect context.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Wärmekraftmaschine nach dem Stirlingmotorprinzip weiter zu entwickeln, so dass insbesondere die vorstehend genannten Probleme bzw. Nachteile vermieden bzw. reduziert werden können.It Object of the invention is a generic heat engine according to the Stirling engine principle continue to develop, so that in particular the above Problems or disadvantages can be avoided or reduced.

Die Aufgabe der Erfindung wird von einer Wärmekraftmaschine mit einem Verdrängerzylinder umfassend einen Kaltbereich und einen Warmbereich, mit einem Verdrängerkolben, mit Mitteln zum Transportieren von Wärmeenergie und mit Mitteln zum Verrichten von Arbeit gelöst, bei welcher die Mittel zum Transportieren von Wärmeenergie zwischen dem Kaltbereich und dem Warmbereich vor und zurück bewegt werden können, und bei welcher die Mittel zum Verrichten von Arbeit mit dem Verdrängerkolben Wechselwirken können, und sich die Wärmekraftmaschine dadurch auszeichnet, dass die Mittel zum Verrichten von Arbeit ein Fluid umfassen.The The object of the invention is of a heat engine with a displacer comprising a cold zone and a hot zone, with a displacement piston, with means for transporting heat energy and with means solved to perform work, in which the means for transporting heat energy between the cold area and the warm area back and forth can be moved, and in which the means for performing work with the displacer Interact, and the heat engine characterized in that the means to perform work Fluid include.

Da vorliegend als Mittel zum Verrichten von Arbeit ein Fluid eingesetzt wird, kann auf einen Arbeitskolben, wie er bei bekannten Stirlingmotoren immer vorhanden ist, verzichtet werden. Somit ist die Wärmekraftmaschine wesentlich einfacher aufgebaut, da hier insbesondere auf einen aufwändigeren Kurbeltrieb hinsichtlich eines Arbeitskolbens verzichtet werden kann. Auch können insbesondere Reibungsverluste hinsichtlich der Mittel zum Verrichten von Arbeit reduziert werden, wodurch an der vorliegenden Wärmekraftmaschine ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden kann. Darüber hinaus unterliegen die vorliegenden Mittel zum Verrichten von Arbeit keinem direkten mechanischen Verschleiß, so dass sie sich zudem durch eine sehr lange Einsatzdauer auszeichnen, wodurch die vorliegende Wärmekraftmaschine wiederum sehr wartungsarm baut.There in the present case, a fluid is used as a means for performing work can, can on a working piston, as with well-known Stirling engines always available, be waived. Thus, the heat engine much simpler, since in particular a more complex Crank drive be dispensed with respect to a working piston can. Also can in particular friction losses with respect to the means for performing be reduced by labor, causing at the present heat engine an improved efficiency can be achieved. Furthermore None of the resources available for performing work are subject to this direct mechanical wear, so that they also have a very long service life, whereby the present heat engine again very low maintenance builds.

Die erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine eignet sich besonders gut für eine Umwandlung von Abwärmeenergie mit niedrigeren Temperaturen, beispielsweise unterhalb von 800°C, in elektrische Energie, wodurch sie besonders gut auch im Zusammenhang mit Biogasanlagen eingesetzt werden kann, um im Speziellen auch Strom zu erzeugen.The Heat engine according to the invention is especially good for a conversion of waste heat energy with lower temperatures, for example below 800 ° C, in electrical Energy, which makes them especially good in connection with biogas plants can be used to generate electricity in particular.

Die Wärmekraftmaschine arbeitet hierbei besonders emissionsarm nach dem Stirlingmotorprinzip. Hierzu umfasst sie einen Verdrängerkolben mit einem Kaltbereich und einem Warmbereich zwischen denen ein Arbeitsgas hin und her bewegt werden kann, wie es auch bei bekannten Stirlingmotoren üblich ist.The Heat engine works in this case particularly low emission according to the Stirling engine principle. For this it includes a displacer with a cold area and a warm area between which a working gas can be moved back and forth, as is common in known Stirling engines.

Vorliegend beschreibt der Begriff „Mittel zum Transportieren von Wärmeenergie” auch ein derartiges Arbeitsgas, da in dem Warmbereich des vorliegenden Verdrängerzylinders Wärmeenergie von warmen bzw. heißen Zylinderwänden aufgenommen und nach Einströmen in den Kaltbereich des Verdrängerzylinders dort an kältere Zylinderwände zumindest teilweise wieder abgeben werden kann. Hierbei wird das Arbeitsgas abwechselnd erhitzt und abgekühlt, wodurch mechanische Arbeit gewonnen werden kann. Da dieses Prinzip aus dem Stand der Technik gut bekannt ist, wird vorliegend nicht weiter darauf eingegangen.present describes the term "means for transporting heat energy "too Such working gas, as in the warm area of the present displacement cylinder Thermal energy of warm or hot cylinder walls taken up and after inflow in the cold area of the displacer cylinder there to colder cylinder walls at least partially can be given back. Here is the Working gas alternately heated and cooled, causing mechanical work can be won. As this principle of the prior art is well known, will not be discussed further here.

Es versteht sich, dass die Mittel zum Transportieren vorliegend vielfältiger Gestalt sein können. Praxistests haben gezeigt, dass sich an der der Erfindung zu Grunde liegenden Wärmekraftmaschine bereits einfach Luft als Mittel zum Transportieren von Wärmeenergie sehr gut eignet. Herkömmliche Stirlingmotoren werden oftmals mit Helium unter hohem Druck betrieben. Auf Grund von Leckagen muss das Helium nahezu immer nachgefüllt werden, wodurch weitere Kosten entstehen. Dies ist vorliegend vorteilhafter Weise nicht der Fall.It is understood that the means for transporting present diverse shape could be. Practical tests have shown that based on the invention lying heat engine already simply air as a means of transporting heat energy very good. conventional Stirling engines are often operated with helium under high pressure. Due to leaks, the helium almost always has to be refilled causing additional costs. This is more advantageous in the present case Not the case.

Die Mittel zum Verrichten von Arbeit werden erfindungsgemäß in Gestalt eines Fluides bereitgestellt. Vorzugsweise wird als Fluid Wasser eingesetzt, so dass eine vorteilhafte Ausführungsvariante vorsieht, dass die Mittel zum Verrichten von Arbeit Wasser umfassen. Es versteht sich, dass auch andere Flüssigkeiten als Wasser zum Einsatz kommen können, etwa Emulsionen auf Wasserbasis. Insbesondere im Hinblick darauf, dass die Mittel zum Verrichten von Arbeit in Gestalt von Wasser etliche Bauteile und/oder Bauteilgruppen der vorliegenden Wärmekraftmaschine umspülen können, im Besonderen auch bewegliche Bauteil bzw. Bauteilgruppen, können die Mittel zum Verrichten von Arbeit gleichzeitig ein weiteres Maschinenglied bereitstellen, nämlich Schmiermittel auch für bewegliche Bauteile und/oder Bauteilgruppen der Wärmekraftmaschine. So können die vorliegenden Mittel zum Verrichten von Arbeit auch einen mechanischen Verschleiß an der Wärmekraftmaschine verringern. Herkömmliche Stirlingmotoren werden im Gegensatz hierzu meist trocken betrieben oder mit einer Ölbadschmierung, wodurch sich bei letzterer Variante oft Ölkohle an heißen Teilen bilden kann, wie etwa an einem Regenerator und/oder an einem Wärmeübertrager.The means for performing work are provided according to the invention in the form of a fluid. Preferably, water is used as the fluid, so that an advantageous embodiment provides that the means for carrying out work comprise water. It is understood that liquids other than water may also be used, such as water-based emulsions. Especially with regard to that the means for performing work in the form of water can wash around a number of components and / or component groups of the present heat engine, in particular also movable component or groups of components, the means for performing work can simultaneously provide a further machine member, namely lubricant for mobile Components and / or component groups of the heat engine. Thus, the present work-performing means can also reduce mechanical wear on the heat engine. Conventional Stirling engines, in contrast, are usually operated dry or with a Ölbadschmierung, which can often form in the latter variant of hard coal on hot parts, such as a regenerator and / or on a heat exchanger.

Somit zeichnet sich die vorliegende Wärmekraftmaschine weiter auch durch besonders kostengünstige Betriebsstoffe aus, nämlich Luft und Wasser. Auch hierdurch ist die Wärmekraftmaschine besonders umweltfreundlich betreibbar.Consequently distinguishes the present heat engine furthermore also by particularly cost-effective supplies, namely Air and water. This also makes the heat engine special environmentally friendly.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass der Verdrängerkolben, die Mittel zum Transportieren von Wärmeenergie und die Mittel zum Verrichten von Arbeit innerhalb des Verdrängerzylinders derart anordenbar sind, dass sie miteinander Wechselwirken können. Hierdurch erhält die Wärmekraftmaschine einen besonders einfachen Aufbau und sie kann zudem sehr kompakt gebaut werden, da wesentliche Bestandteile der Wärmekraftmaschine auf baulich engen Raum angeordnet werden können. Insbesondere ist es hierdurch möglich, dass die beteiligten Komponenten unmittelbar miteinander Wechselwirken können, wodurch der Wirkungsgrad der vorliegenden Wärmekraftmaschine weiter verbessert werden kann.A preferred embodiment provides that the displacer, the means for transporting heat energy and the means for Performing work within the displacer so arranged are that they can interact with each other. This gives the heat engine a particularly simple construction and it can also be very compact be built, as essential components of the heat engine on construction tight space can be arranged. In particular, this makes it possible that the components involved interact directly with each other can, whereby the efficiency of the present heat engine further improved can be.

Insbesondere können der Kaltbereich und der Warmbereich des Verdrängerzylinders mittels eines Bypasses räumlich miteinander verbunden sein, so dass die Mittel zum Transportieren von Wärmeenergie vorteilhaft zwischen dem Kaltbereich und dem Warmbereich bewegt werden können.Especially can the cold area and the warm area of the displacer cylinder by means of a Bypasses spatially be connected to each other, so that the means of transportation of heat energy advantageously moved between the cold area and the warm area can be.

Darüber hinaus zeichnet sich die Wärmekraftmaschine durch Mittel zum Speichern von kinetischer Energie aus. Hierdurch ist an der Wärmekraftmaschine aus Abwärme gewonnene kinetische Energie zumindest kurzzeitig zwischenspeicherbar.Furthermore distinguishes the heat engine by means for storing kinetic energy. hereby is at the heat engine from waste heat recovered kinetic energy at least temporarily cacheable.

Konstruktiv kann die Wärmekraftmaschine weiter vereinfacht werden, wenn die Mittel zum Speichern von kinetischer Energie Wasser umfassen. Idealerweise werden die Mittel zum Speichern von kinetischer Energie von Wasser gebildet, so dass sie konstruktiv einfach und kostengünstig realisiert werden können.constructive can the heat engine be further simplified if the means of storing kinetic Energy include water. Ideally, the means of saving formed by kinetic energy of water, making it constructive easy and inexpensive can be realized.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Mittel zum Verrichten von Arbeit und die Mittel zum Speichern von kinetischer Energie identisch sind. Hierdurch können die erforderlichen beweglichen Bauteile, Bauteilgruppen bzw. Komponenten an der vorliegenden Wärmekraftmaschine weiter reduziert werden. Insofern kann die Wärmekraftmaschine effektiver arbeiten.A particularly preferred embodiment provides that the means of doing work and the means are identical for storing kinetic energy. hereby can the required moving components, component groups or components at the present heat engine be further reduced. In that sense, the heat engine can be more effective work.

Insbesondere können die Mittel zum Verrichten von Arbeit und die Mittel zum Speichern von kinetischer Energie eine bewegliche Wassersäule ausbilden, welche in einem Fluidkreislauf der Wärmekraftmaschine umlaufen kann, wie insbesondere in einem Ausführungsbeispiel später noch erläutert wird. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Wärmekraftmaschine einen Fluidkreislauf aufweist, in welchem das Fluid umlaufen kann. Es versteht sich, dass anstelle der Wassersäule auch eine andere Flüssigkeitssäule vorgesehen werden kann, da das Fluid nahezu beliebig wählbar ist, wie vorstehend bereits erwähnt.Especially can the means of doing work and the means of storing of kinetic energy form a mobile water column, which in one Fluid circuit of the heat engine can circulate, as in particular in an embodiment later explained becomes. Therefore, it is advantageous if the heat engine is a fluid circuit in which the fluid can circulate. It goes without saying that instead of the water column also provided a different liquid column can be, since the fluid is almost arbitrary, as already above mentioned.

Die Wärmekraftmaschine kann vorteilhaft weiter entwickelt werden, wenn die Wärmekraftmaschine Mittel zum zeitlichen Verändern einer Phasenverschiebung zwischen einem Verdrängertakt der Wärmekraftmaschine und einem Arbeitstakt der Wärmekraftmaschine aufweist. Beispielsweise kann der Verdrängerkolben von den Mitteln zum Verrichten von Arbeit temporär entkoppelt werden, so dass eine Phasenverschiebung zwischen dem Verdrängertakt und dem Arbeitstakt nicht fix festgelegt ist.The Heat engine can be further developed advantageous when the heat engine means to change over time a phase shift between a positive displacement cycle of the heat engine and a power stroke of the heat engine having. For example, the displacer of the means to perform work temporarily be decoupled so that a phase shift between the Verdrängertakt and the work cycle is not fix fixed.

Hierdurch kann insbesondere eine isothermische Zustandsänderung am Verdrängerzylinder effektiver ausgenutzt werden, wodurch sich der Wirkungsgrad der vorliegenden Wärmekraftmaschine weiter außergewöhnlich verbessern lässt. Eine zeitlich veränderbare Phasenverschiebung ist an bekannten Stirlingmotoren nicht möglich, da hier ein Kurbelwellentrieb Verwendung findet, der meist eine 90° Phasenverschiebung fix vorgibt.hereby in particular, an isothermal state change on the displacement cylinder be exploited more effectively, thereby increasing the efficiency of present heat engine continue to improve exceptionally leaves. A time changeable Phase shift is not possible on known Stirling engines since here a crankshaft drive is used, which usually has a 90 ° phase shift fix pretends.

Da die Merkmale im Zusammenhang mit der zeitlich veränderbaren Phasenverschiebung eine herkömmliche Wärmekraftmaschine nach dem Stirlingprinzip bereits vorteilhaft weiter bilden kann, sind diese Merkmale auch ohne die übrigen Merkmale der Erfindung besonders vorteilhaft.There the characteristics associated with the temporally changeable Phase shift a conventional Heat engine Already advantageous according to the Stirling principle, These features are also without the other features of the invention especially advantageous.

Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Wärmekraftmaschine einen Fluidkolben zum Bewegen, insbesondere zum Anheben, des Verdrängerkolbens aufweist. Dieser Fluidkolben kann von den Mitteln zum Verrichten von Arbeit angetrieben werden, indem die kinetische Energie einer bewegten Wassersäule auf den Fluidkolben wirkt, so dass dieser mittels der bewegten Wassersäule angetrieben werden kann.Further it is advantageous if the heat engine a fluid piston for moving, in particular for lifting, the displacer having. This fluid piston can by the means for performing Work is powered by the kinetic energy of a moving water column acts on the fluid piston, so that it is driven by means of the moving water column can be.

Vorteilhafter Weise kann die bewegte Wassersäule als Mittel zum Verrichten von Arbeit nicht nur den Fluidkolben antreiben, sondern darüber hinaus auch eine Turbine, mittels welcher wiederum ein Generator zum Erzeugen von Strom angetrieben werden kann.Favorable Way, the moving water column as a means of doing work, not only driving the fluid piston, but about it In addition, a turbine, by means of which in turn a generator for Generating electricity can be driven.

Um eine kinetische Energie einer bewegten Wassersäule insbesondere in Form von potentieller Energie zwischenspeichern zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Wärmekraftmaschine ein erstes Fluidreservoir aufweist, welches hinter dem Verdrängerzylinder und vor einer Turbine angeordnet ist.Around a kinetic energy of a moving water column, in particular in the form of To be able to cache potential energy, it is advantageous if the heat engine having a first fluid reservoir, which behind the displacer cylinder and is arranged in front of a turbine.

Weist die Wärmekraftmaschine wenigstens ein weiteres Fluidreservoir auf, welches vor dem Verdrängerzylinder und hinter der Turbine angeordnet ist, können die Mittel zum Verrichten von Arbeit auch nach einem Passieren der Turbine innerhalb des Fluidkreislaufes kumulativ zwischengespeichert werden.has the heat engine at least one further fluid reservoir, which in front of the displacer cylinder and behind the turbine can be arranged, the means to perform work even after passing the turbine within the fluid circuit be cached cumulatively.

Ein Zurückfließen des Fluides innerhalb des Fluidkreislaufes kann effektiv verhindert werden, wenn zwischen einem Fluidreservoir und dem Verdrängerzylinder jeweils ein Rückschlagventil angeordnet ist.One Backflow of the Fluids within the fluid circuit can be effectively prevented when between a fluid reservoir and the displacer cylinder one check valve each is arranged.

Wie bei herkömmlichen Stirlingmotoren vorgesehen, kann auch hier ein Regenerator vorgesehen werden, mit welchem der Wirkungsgrad der vorliegenden Wärmekraftmaschine in bekannter Weise verbessert werden kann. Baulich besonders einfach ist der Regenerator am Bypass des Verdrängerzylinders platziert.As at conventional Provided Stirling engines, a regenerator can also be provided here be, with which the efficiency of the present heat engine can be improved in a known manner. Structurally simple the regenerator is placed at the bypass of the displacer cylinder.

Vorzugsweise ist die vorliegende Wärmekraftmaschine als Langsamläufer ausgelegt. Das bedeutet, dass insbesondere der Verdrängerkolben mit einer Umdrehungszahl von ca. 60 U/min umlaufen kann. Trotzdem ist es insbesondere auf Grund der beweglichen Wassersäule nicht erforderlich, dass ein mechanisches Getriebe vorgesehen werden muss, welches beispielsweise eine umlaufende Kurbelwelle des Verdrängerkolbens mit einer umlaufenden Eingangswelle eines Generators übersetzt miteinander wirkverbindet, um den Generator mit Netzfrequenz betreiben zu können. Hierdurch können Reibungsverluste durch ein mechanisches Getriebe vermieden werden, so dass der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine weiter verbessert werden kann.Preferably is the present heat engine as a slow runner designed. This means that in particular the displacer can rotate at a speed of about 60 U / min. Nevertheless it is not due to the mobile water column required that a mechanical gearbox be provided, which, for example, a rotating crankshaft of the displacer with a rotating input shaft of a generator translated interacts with each other to operate the generator at mains frequency to be able to. This allows Friction losses due to a mechanical gearbox are avoided so that the efficiency of the heat engine can be further improved.

Vergleicht man beispielsweise einen schneller drehenden und kleiner bauenden Stirlingmotor, kurz als Schnellläufer und Typ 1 mit dem Index 1 bezeichnet, mit einem langsamer drehenden und größer bauenden Stirlingmotor, kurz als Langsamläufer und Typ 2 mit dem Index 2 bezeichnet, kann hinsichtlich des pro Zeit umgewälzten Arbeitsvolumens im Hinblick auf den Wirkungsgrad festgestellt werden, dass eine Abwärmekraftmaschine nach dem Stirlingmotorprinzip am besten als Langsamläufer mit einem möglichst großen Hubraum konzipiert sein sollte. Darüber hinaus gilt: f Drehzahl f1 = 8*f2 V Hubraum V1 = V2/8 A Querschnitt Bypassleitung A1 = A2/4 L Länge Bypassleitung I1 = I2/2 ⊓⁣ Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsgases For example, if one compares a faster-rotating and smaller-built Stirling engine, referred to as high-speed rotor and type 1 index 1, with a slower-rotating and larger-sized Stirling engine, referred to as low-speed rotor and type-2 index 2 for short, time can be considered Working volume can be determined in terms of efficiency that a waste heat engine according to the Stirling engine principle should be best designed as a slow-moving engine with the largest possible displacement. In addition: f rotation speed f 1 = 8 * f 2 V capacity V 1 = V 2/8 A Cross section bypass line A 1 = A 2/4 L Length of bypass line I 1 = I 2/2 ⊓⁣ Flow velocity of the working gas

Der Wirkungsgrad hängt im Wesentlichen von folgenden Parametern ab:

  • a) Strömungswiderstand Qv des Arbeitsgases ist proportional zu ⊓⁣ und I
⊓⁣ = V*f/A; ⊓⁣1 = V1*f1/A1 = V2*8*f2*4/8*A2 = 4*⊓⁣2 I1 = I2/2 The efficiency depends essentially on the following parameters:
  • a) flow resistance Q v of the working gas is proportional to ⊓⁣ and I
⊓⁣ = V * f / A; ⊓⁣ 1 = V 1 * f 1 / A 1 = V 2 * 8 * f 2 * 4/8 * A 2 = 4 * ⊓⁣ 2 I 1 = I 2/2

Daraus folgt:
Der Strömungswiderstand des Arbeitsgases ist beim Langsamläufer etwa halb so groß wie beim Schnellläufer.

  • b) Reibungswiderstand Qr durch Kolbenreibung Qr = MantelflächeKolben*f = Bohrungsdurchmesser μ·*Hub·*f => Qr1 = 2*·Qr2
  • c) Wärmeleitungsverluste etwa durch Umgebungsluft, Wärmeleitung zwischen kalten und heißen Motorenteilen QI ≈ ΔT*A/I => QI1 = QI2/2
  • d) Wärmetauscheroberfläche: Um einen möglichst großen Wärmeenergieübergang von einem Abwärmegas zu einem Arbeitsgas zu ermöglichen, ist eine große Wärmetauscheroberfläche Aw wichtig. Aw = DurchmesserBypassleitung*I Aw1 = Aw1/4
It follows:
The flow resistance of the working gas is about half as high in the slow runner as in the high-speed rotor.
  • b) Friction resistance Q r due to piston friction Q r = lateral surface piston * f = bore diameter μ · * stroke · * f => Q r1 = 2 * · Q r2
  • c) Heat conduction losses due to ambient air, heat conduction between cold and hot engine parts Q I ≈ ΔT * A / I => Q I1 = Q I2 / 2
  • d) Heat exchanger surface: In order to allow the largest possible heat energy transfer from a waste heat gas to a working gas, a large heat exchanger surface A w is important. A w = Diameter bypass line * IA w1 = A w1 / 4

Hieraus ist ersichtlich, dass eine Abwärmekraftmaschine nach dem Stirlingmotorprinzip am besten als Langsamläufer mit einem möglichst großen Hubraum konzipiert sein sollte, wie vorstehend bereits erwähnt.From this it can be seen that a waste heat engine according to the Stirling engine principle as a slow-runner with one possible huge Displacement should be designed as already mentioned above.

Insgesamt ist bei der vorliegenden Wärmekraftmaschine mit relativ wenig Verschleiß zu rechnen, da sie mit einer geringen Drehzahl betrieben werden kann. Auch zeichnet sich die Wärmekraftmaschine durch die Einfachheit der einzelnen Komponenten zusätzlich aus. Vorteilhaft ist auch, dass die vorliegende Wärmekraftmaschine sehr emissionsarm Strom erzeugen kann.All in all is in the present heat engine with relatively little wear too because it can be operated at a low speed. Also distinguishes the heat engine due to the simplicity of the individual components in addition. It is also advantageous that the present heat engine has very low emissions Can generate electricity.

Hinsichtlich einer weiter verbesserten Wärmekraftmaschine ist es vorteilhaft, wenn an der Wärmekraftmaschine eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen eines verdampfbaren Mediums in den Bereich der Mittel zum Transportieren von Wärmeenergie vorgesehen ist. Vorteilhafter Weise gelingt es mittels des verdampfbaren Mediums, ein Arbeitsgas, welches sich von dem Kaltbereich des Verdrängerzylinders zu dem Warmbereich des Verdrängerzylinders bewegen kann, herunter zu kühlen, wodurch Wärmeenergie einer Abwärme noch effektiver an der Wärmekraftmaschine genutzt werden kann.Regarding a further improved heat engine it is advantageous if an injection device to the heat engine for injecting a vaporizable medium in the region of the means for Transporting heat energy is provided. Advantageously, it is possible by means of the vaporizable Medium, a working gas, which is different from the cold area of the displacement to the warm area of the displacer cylinder can move, cool down, causing heat energy a waste heat even more effective on the heat engine can be used.

Bei einer diesbezüglich bevorzugten Ausführungsvariante kann weiter vorsehen sein, dass die Wärmekraftmaschine eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Mitteln zum Verrichten von Arbeit in einen Bypass des Verdrängerzylinders aufweist. Außergewöhnlich einfach kann das verdampfbare Medium an der Wärmekraftmaschine zur Verfügung gestellt werden, wenn es mittels der vorliegenden Mittel zum Verrichten von Arbeit realisiert ist. Wie vorstehend bereits erläutert, können die Mittel zum Verrichten von Arbeit mit einfachem Wasser besonders kostengünstig verwirklicht sein.at one in this regard preferred embodiment may be further provided that the heat engine, an injection device for injecting means for performing work in a bypass of the displacer cylinder having. Exceptionally easy The evaporable medium can be provided on the heat engine if, by means of the means available for performing Work is realized. As already explained above, the Means to performing work with easy water especially economical be realized.

Vorzugsweise ist die Einspritzeinrichtung an einem Bypass zwischen einem Kaltbereich und einem Warmbereich des Verdrängerzylinders angeordnet, wodurch ein Arbeitsgas vorliegender Wärmekraftmaschine auf seinem Weg von dem Kaltbereich zu dem Warmbereich außerordentlich gut von dem verdampfbaren Medium gekühlt werden kann. Insofern kann mehr Wärmeenergie aus einer Abwärme gewonnen und an der Wärmekraftmaschine verwendet werden.Preferably the injector is at a bypass between a cold area and a warm area of the displacer cylinder arranged, whereby a working gas of the present heat engine its way from the cold area to the warm area greatly can be well cooled by the evaporable medium. In that sense can more heat energy from a waste heat won and at the heat engine be used.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft Wärmekraftmaschinen mit einem Fluid als Mittel zum Verrichten von Arbeit dargestellt sind. Komponenten, welche in den Figuren wenigstens hinsichtlich ihrer Funktion im Wesentlichen überein stimmen, können hierbei mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sein, wobei diese Komponenten nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen.Further Advantages, objects and characteristics of the present invention explained in the following description of the attached drawing, in which exemplifies heat engines represented with a fluid as a means for performing work are. Components which in the figures at least in terms of their Function essentially match, can in this case be marked with the same reference numerals, these Components are not quantified and explained in all figures have to.

Es zeigtIt shows

1 schematisch eine Wärmekraftmaschine mit einem Verdrängerkolben und mit Mitteln zum Verrichten von Arbeit in Gestalt von Wasser; 1 schematically a heat engine with a displacer and means for performing work in the form of water;

2 schematisch ein zeitlicher Zusammenhang zwischen einem Hub eines Verdrängerkolbens, eines Druckes der Mittel zum Verrichten von Arbeit und einer Höhe eines Wasserstandes der Mittel zum Verrichten von Arbeit in einem Verdrängerzylinder der Wärmekraftmaschine aus der 1; 2 schematically a temporal relationship between a stroke of a displacer, a pressure of the means for performing work and a height of a water level of the means for performing work in a displacer cylinder of the heat engine from the 1 ;

3 schematisch ein p/V-Diagramm eines Kreisprozesses der Wärmekraftmaschine aus der 1; 3 schematically a p / V diagram of a cycle of the heat engine from the 1 ;

4 schematisch eine Ansicht einer weiteren Wärmekraftmaschine mit einer Einspritzeinrichtung für eine verdampfbares Medium; und 4 schematically a view of another heat engine with an injector for an evaporable medium; and

5 schematisch eine Ansicht einer alternativen Wärmekraftmaschine mit einem Einspritzeinrichtungsbypass. 5 schematically a view of an alternative heat engine with an injector bypass.

Die in der 1 gezeigte Wärmekraftmaschine 1 arbeitet im Wesentlichen nach dem Prinzip eines Stirlingmotors. Hierzu weist die Wärmekraftmaschine 1 einen Verdrängerzylinder 2 mit einem Verdrängerkolben 3 auf, der sich ohne Kurbeltrieb innerhalb des Verdrängerzylinders 2 bewegen kann. Der Verdrängerzylinder 2 umfasst hierbei einen Kaltbereich 4 und einen Warmbereich 5. Der Kaltbereich 4 wird im Wesentlichen mittels eines kühleren Wandbereichs 6 des Verdrängerzylinders 2 und der Warmbereich 5 wird im Wesentlichen mittels eines wärmeren Wandbereichs 7 des Verdrängerzylinders 2 realisiert.The in the 1 shown heat engine 1 works essentially on the principle of a Stirling engine. For this purpose, the heat engine 1 a displacement cylinder 2 with a displacer 3 on, without crank mechanism inside the displacement cylinder 2 can move. The displacerylin of the 2 this includes a cold area 4 and a warm area 5 , The cold area 4 is essentially by means of a cooler wall area 6 of the displacer cylinder 2 and the warm area 5 is essentially by means of a warmer wall area 7 of the displacer cylinder 2 realized.

Der Kaltbereich 4 und der Warmbereich 5 sind durch einen Bypass 8 räumlich miteinander verbunden, so dass mittels des Verdrängerkolbens 3 Mittel 9 zum Transportieren (hier nur hinsichtlich des Warmbereichs 5 beziffert) von Wärmeenergie zwischen dem Kaltbereich 4 und dem Warmbereich 5 verschoben werden können. Die Mittel 9 zum Transportieren von Wärmeenergie sind in diesem Ausführungsbeispiel mit Luft 10 (hier nur beispielhaft hinsichtlich des Warmbereichs 4 beziffert) bereitgestellt.The cold area 4 and the warm area 5 are through a bypass 8th spatially interconnected, so that by means of the displacer 3 medium 9 for transporting (here only with regard to the warm area 5 quantified) of heat energy between the cold area 4 and the warm area 5 can be moved. The means 9 for transporting heat energy are in this embodiment with air 10 (here only by way of example with regard to the warm area 4 numbered).

Die Wärmeenergie wird durch Abwärme 11 einer Biogasanlage (hier nicht gezeigt) in die Wärmekraftmaschine 1 eingebracht, und zwar insbesondere mittels einer ersten Wärmeeinleiteinrichtung 12 an dem wärmeren Wandbereich 7 des Verdrängerzylinders 2 und mittels einer weiteren Wärmeeinleiteinrichtung 13 oberseitig des Bypasses 8. Des Weiteren sind an dem Bypass 8 noch ein Regenerator 14 und eine Kühleinrichtung 15 vorgesehen.The heat energy is due to waste heat 11 a biogas plant (not shown here) in the heat engine 1 introduced, in particular by means of a first heat input device 12 on the warmer wall area 7 of the displacer cylinder 2 and by means of a further heat introduction device 13 Upper side of the bypass 8th , Furthermore, at the bypass 8th another regenerator 14 and a cooling device 15 intended.

Die Wärmekraftmaschine 1 weist darüber hinaus Mittel 16 zum Verrichten von Arbeit auf. Diese sind erfindungsgemäß an der Wärmekraftmaschine 1 nicht als ein Arbeitskolben (nicht dargestellt, da nicht vorhanden) sondern als ein Fluid 17 bereitgestellt. Das Fluid 17 ist in diesem Ausführungsbeispiel Wasser 18, welches in einem Fluidkreislauf 19 der Wärmekraftmaschine 1 gemäß der Umlaufrichtung 20 umlaufen kann. Die Mittel 16 zum Verrichten von Arbeit können hierbei in Umlaufrichtung 20 in Gestalt einer bewegten Wassersäule 21 (nur schematisch in dem Fluidkreislauf 19 eingezeichnet) durch den Fluidkreislauf 19 bewegt werden. Insofern kann den Mitteln 16 zum Verrichten von Arbeit kinetische Energie innewohnen, wodurch sie auch Mittel 22 zum Speichern von kinetischer Energie ausbilden können. Diese kinetische Energie resultiert aus dem Einbringen der Wärmeenergie aus der Abwärme 11 und der damit einhergehenden der Bewegung der Luft 10, welche zwischen dem Kaltbereich 4 und dem Warmbereich 5 des Verdrängerzylinders 2 verschoben werden kann.The heat engine 1 also has funds 16 to do work on. These are inventively on the heat engine 1 not as a working piston (not shown, since not present) but as a fluid 17 provided. The fluid 17 is water in this embodiment 18 which is in a fluid circuit 19 the heat engine 1 according to the direction of rotation 20 can run around. The means 16 to perform work here can in the direction of rotation 20 in the form of a moving water column 21 (only schematically in the fluid circuit 19 drawn) through the fluid circuit 19 to be moved. In that sense, the means 16 Inherent to performing kinetic energy work, which also means them 22 can form for storing kinetic energy. This kinetic energy results from the introduction of heat energy from the waste heat 11 and the accompanying movement of the air 10 which is between the cold area 4 and the warm area 5 of the displacer cylinder 2 can be moved.

Um die kinetische Energie innerhalb der Wärmekraftmaschine 1, insbesondere innerhalb des Fluidkreislaufes 19, zwischenspeichern zu können, ist an einem oberen Bereich 23 der Wärmekraftmaschine 1 ein erstes Fluidreservoir 24 vorgesehen, in welchem ein Teil des Wassers 18 zwischengespeichert werden kann. Somit kann die kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt werden.To the kinetic energy within the heat engine 1 , in particular within the fluid circuit 19 to be able to cache is at an upper area 23 the heat engine 1 a first fluid reservoir 24 provided, in which part of the water 18 can be cached. Thus, the kinetic energy can be converted into potential energy.

In Umlaufrichtung 20 gesehen hinter dem ersten Fluidreservoir 24 und etwas niedriger angeordnet, befindet sich eine Wasserturbine 25, welche von dem aus dem ersten Fluidreservoir 24 hinab fallenden Wasser 18 angetrieben werden kann, wodurch mittels eines an die Wasserturbine 25 angeschlossenen Generators 26 Strom 27 erzeugt werden kann.In the direction of rotation 20 seen behind the first fluid reservoir 24 and a little lower, there is a water turbine 25 which of the first fluid reservoir 24 falling down water 18 can be driven, whereby by means of a to the water turbine 25 connected generator 26 electricity 27 can be generated.

Haben die Mittel 16 zum Verrichten von Arbeit die Wasserturbine 25 angetrieben, gelangen sie in ein weiteres Fluidreservoir 28 in einem unteren Bereich 29 der Wärmekraftmaschine 1. Von dort aus können sie wieder zurück in den Kaltbereich 4 des Verdrängerzylinders 2 strömen.Have the means 16 to do work the water turbine 25 driven, they get into another fluid reservoir 28 in a lower area 29 the heat engine 1 , From there you can go back to the cold area 4 of the displacer cylinder 2 stream.

Damit während des Betriebs der Wärmekraftmaschine 1 verhindert werden kann, dass das Fluid 17 bzw. die bewegte Wassersäule 21 unbeabsichtigt entgegen der Umlaufrichtung 20 strömt, sind in dem Fluidkreislauf 19 ein erstes Rückschlagventil 30 und ein weiteres Rückschlagventil 31 installiert. Hierdurch ist es möglich, die Wassersäule 21 in einem Arbeitstakt, welcher phasenverschoben zu einem Verdrängertakt ist, zyklisch durch den Fluidkreislauf 19 hindurch zu bewegen.So that during operation of the heat engine 1 can prevent the fluid 17 or the moving water column 21 unintentionally against the direction of rotation 20 flows are in the fluid circuit 19 a first check valve 30 and another check valve 31 Installed. This makes it possible for the water column 21 in a power stroke, which is out of phase with a positive displacement cycle, cyclically through the fluid circuit 19 to move through.

Um eine Phasenverschiebung zwischen einem Arbeitstakt und einem Verdrängertakt zeitlich verändern zu können, umfasst die vorliegende Wärmekraftmaschine 1 zusätzlich Mittel 32 zum zeitlichen Verändern der Phasenverschiebung zwischen dem Verdrängertakt und dem Arbeitstakt. Die Mittel 32 zum zeitlichen Verändern der Phasenverschiebung umfassen im Wesentlichen den Fluidkreislauf 19 mit seinen Komponenten.In order to be able to temporally change a phase shift between a power stroke and a displacement stroke, the present heat engine comprises 1 additional funds 32 for temporally changing the phase shift between the positive displacement clock and the power stroke. The means 32 for temporally varying the phase shift substantially comprise the fluid circuit 19 with its components.

Um den Verdrängerkolben 3 mittels der Mittel 16 zum Verrichten von Arbeit bewegen zu können, weist die Wärmekraftmaschine 1 noch einen Fluidkolben 33 auf, der mit dem Verdrängerkolben 3 verbunden ist. Der Fluidkolben 33 kann den Verdrängerkolben 3 anheben, wenn Fluid 17 aus dem Fluidkreislauf 19 gemäß Pfeilrichtung 34 in einen Fluidzylinder 35 gepumpt wird.To the displacer 3 by means of means 16 to be able to move to perform work, the heat engine instructs 1 another fluid piston 33 up, with the displacer 3 connected is. The fluid piston 33 can the displacer 3 lift up when fluid 17 from the fluid circuit 19 according to the arrow 34 in a fluid cylinder 35 is pumped.

An dieser Stelle sei die Funktionsweise der Wärmekraftmaschine 1 nochmals im Einzelnen erläutert. Der Verdrängerkolben 3 befindet sich in einer oberen Position 36 und sinkt durch sein Eigengewicht nach unten. Hierbei wird die Luft 10 als Arbeitsgas mittels des Bypasses 8 durch die Kühleinrichtung 15, den Regenerator 14 und die weitere Wärmeeinleiteinrichtung 13 in den oberen Bereich 5 des Verdrängerzylinders 2 gedrückt. Die Luft 10 nimmt dabei Wärmeenergie aus der Abwärme 11 auf und der Druck im Verdrängerzylinder 2 steigt. Dadurch wird das unten im Verdrängerzylinder 2 befindliche Wasser 18 als Wassersäule 21 durch die obere Rückschlagklappe 30 in das obere Wasserreservoir 24 gehoben. Dieser bewegten Wassersäule 21 wohnt hierbei kinetische Energie inne. Diese Schwungenergie bewirkt eine Volumenvergrößerung innerhalb des Verdrängerzylinders 2 und einen Druckab fall hinsichtlich des Arbeitsgases Luft 10. Dabei expandiert das Arbeitsgas isotherm und nimmt weitere Wärmeenergie von dem wärmeren Wandbereich 7 des Verdrängerzylinders 2 auf. Die kinetische Energie der Wassersäule 21 wird im Bereich 23 des oberen Wasserreservoirs 24 in potentielle Energie umgewandelt. Ist die Wassersäule 21 zum Stillstand gekommen, schließt sich die obere Rückschlagklappe 30 und das Wasser 18 kann aus dem oberen Wasserreservoir 24 nicht mehr zurückfließen. Der Verdrängerkolben 3 ist nun ganz unten. Er kann sogar auf dem restlichen im Verdrängerzylinder 2 befindlichen Wasser 18 aufschwimmen. Der Fluidkolben 33, welcher vom dem oberen Wasserreservoir 24 mit Energie versorgt wird, hebt den Verdrängerkolben 3 nun wieder nach oben. Dabei wird das Arbeitsgas Luft 10 wieder durch die weitere Wärmeeinleiteinrichtung 13, den Regenerator 14 und die Kühleinrichtung 15 in den unteren Kaltbereich 4 des Verdrängerzylinders 2 gedrückt. Das Arbeitsgas Luft 10 gibt dabei Wärmeenergie an die Kühleinrichtung 15 ab, wodurch der Druck des Arbeitsgases Luft 10 innerhalb des Verdrängerzylinders 2 fällt. Dadurch wird Wasser 18 von dem unteren Wasserreservoir 28 durch die untere Rückschlagklappe 31 angesaugt. Hierbei nimmt diese bewegte Wassersäule 21 kinetische Energie auf. Diese Schwungenergie bewirkt eine Volumenverkleinerung und einen Druckanstieg des Arbeitsgases Luft 10. Dabei wird das Arbeitsgas Luft 10 isotherm komprimiert und gibt Wärmeenergie an den kühleren Wandbereich 6 des Verdrängerzylinders 2 ab. Die kinetische Energie der Wassersäule 21 wird dabei in potentielle Energie umgewandelt. Ist die Wassersäule 21 zum Stillstand gekommen, schließt sich die untere Rückschlagklappe 31. Der Verdrängerkolben 3 ist nun ganz oben und der Vorgang kann von vorn beginnen. Durch diese Vorgänge wird Wasser 18 insbesondere vom unteren Wasserreservoir 28 in das obere Wasserreservoir 24 gepumpt. Mit der Wasserturbine 25 und mit dem angeschlossenen Generator 26 kann dann Strom 27 produziert werden.At this point is the operation of the heat engine 1 again explained in detail. The displacer 3 is in an upper position 36 and sinks down by its own weight. This is where the air gets 10 as working gas by means of the bypass 8th through the cooling device 15 , the rain ator 14 and the further heat introduction device 13 in the upper area 5 of the displacer cylinder 2 pressed. The air 10 takes heat energy from the waste heat 11 on and the pressure in the displacement cylinder 2 increases. This will be the bottom of the displacement cylinder 2 located water 18 as a water column 21 through the upper non-return valve 30 in the upper water reservoir 24 lifted. This moving water column 21 lives kinetic energy here. This momentum energy causes an increase in volume within the displacement cylinder 2 and a Druckab case with respect to the working gas air 10 , The working gas expands isothermally and takes more heat energy from the warmer wall area 7 of the displacer cylinder 2 on. The kinetic energy of the water column 21 will be in the area 23 the upper water reservoir 24 converted into potential energy. Is the water column 21 come to a standstill, closes the upper non-return valve 30 and the water 18 can from the upper water reservoir 24 do not flow back. The displacer 3 is now at the bottom. He can even on the rest in the displacement cylinder 2 located water 18 float. The fluid piston 33 which from the upper water reservoir 24 is energized, raises the displacer 3 Now up again. At the same time, the working gas becomes air 10 again through the further heat introduction device 13 , the regenerator 14 and the cooling device 15 in the lower cold area 4 of the displacer cylinder 2 pressed. The working gas air 10 gives heat energy to the cooling device 15 , whereby the pressure of the working gas air 10 inside the displacer cylinder 2 falls. This will cause water 18 from the lower water reservoir 28 through the lower non-return valve 31 sucked. This takes this moving water column 21 kinetic energy. This momentum energy causes a reduction in volume and a pressure increase of the working gas air 10 , At the same time, the working gas becomes air 10 isothermally compressed and gives heat energy to the cooler wall area 6 of the displacer cylinder 2 from. The kinetic energy of the water column 21 is converted into potential energy. Is the water column 21 come to a standstill, closes the lower non-return valve 31 , The displacer 3 is now at the top and the process can start over. These processes make water 18 especially from the lower water reservoir 28 in the upper water reservoir 24 pumped. With the water turbine 25 and with the connected generator 26 can then electricity 27 to be produced.

Anstelle der Höhenunterschiede der beiden Fluidreservoirs 24 und 28 kann in einer alternativen Ausführungsvariante auch ein Druckunterschied in den Fluidreservoirs 24, 28 eingestellt werden, wobei die Fluidreservoirs 24, 28 als Druckbehälter ausgelegt werden müssen.Instead of height differences of the two fluid reservoirs 24 and 28 can also be a pressure difference in the fluid reservoirs in an alternative embodiment 24 . 28 be adjusted, the fluid reservoirs 24 . 28 must be designed as a pressure vessel.

Bei dem in der 2 gezeigten ersten Diagramm 37 sind an der Abszisse 38 ein zeitlicher Verlauf 39 (sec) und an der Ordinate 40 eine Hubkennlinie 41 (cm) des Verdrängerkolbens 3, eine Druckkennlinie 42 (bar) der Mittel 16 zum Verrichten von Arbeit und eine Höhenkennlinie 43 (cm) des Wasserstandes der Mittel 16 zum Verrichten von Arbeit in dem Verdrängerzylinder 2 der Wärmekraftmaschine 1 aufgetragen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Stir lingmotoren verharrt der Verdrängerkolben 3 in der oberen Position 36 bzw. unteren Position (nicht beziffert), so dass die Zustandsänderung des Arbeitsgases Luft 10 nahezu isotherm ablaufen kann. Außerdem wird deutlich, wie die Schwungmasse der bewegten Wassersäule 21 einen Druckausgleich in der Überdruck- bzw. Unterdruckphase im Verdrängerzylinder 2 bewirkt.In the in the 2 shown first diagram 37 are at the abscissa 38 a time course 39 (sec) and at the ordinate 40 a stroke characteristic 41 (cm) of the displacer 3 , a pressure characteristic 42 (cash) of funds 16 for performing work and a height characteristic 43 (cm) the water level of the medium 16 for performing work in the displacer cylinder 2 the heat engine 1 applied. In contrast to conventional Stir lingmotoren remains the displacer 3 in the upper position 36 or lower position (not numbered), so that the state change of the working gas air 10 can run almost isothermally. In addition, it becomes clear how the flywheel of the moving water column 21 a pressure equalization in the positive pressure or negative pressure phase in the displacement cylinder 2 causes.

Bei dem in der 3 gezeigten zweiten Diagramm 44 sind an einer weiteren Abszisse 45 eine Volumenänderung 46 und an der weiteren Ordinate 47 eine Druckänderung 48 hinsichtlich eines idealisierten Carnotkreisprozesses 49, eines Stirlingmotorkreisprozesses 50 mit einer 90° Phasenverschiebung sowie eines Wärmekraftmaschinenkreisprozesses 51 mit einer veränderbaren Phasenverschiebung dargestellt. Die im zweiten Diagramm 44 von den Kreisprozessen 49, 50 und 51 eingeschlossenen Flächen entsprechen einer pro Umdrehung erzeugten elektrischen Energie. Bei dem Wärmekraftmaschinenkreisprozess 51 mit veränderbarer Phasenverschiebung wird deutlich mehr elektrische Energie erzeugt als bei dem Stirlingmotorkreisprozess 50 mit der festen 90° Phasenverschiebung. Erkennbar ist dies in dem zweiten Diagramm durch eine entsprechend größere Fläche, welche insbesondere weiter in die Ecken des idealisierten Carnotkreisprozesses hinein reichen.In the in the 3 shown second diagram 44 are on another abscissa 45 a volume change 46 and at the other ordinate 47 a pressure change 48 regarding an idealized Carnot cycle process 49 , a stirling engine circuit process 50 with a 90 ° phase shift as well as a heat engine cycle process 51 represented with a variable phase shift. The second diagram 44 from the cycle processes 49 . 50 and 51 enclosed areas correspond to an electrical energy generated per revolution. In the heat engine cycle process 51 With variable phase shift much more electrical energy is generated than in the Stirling engine cir- cuit process 50 with the fixed 90 ° phase shift. This is recognizable in the second diagram by a correspondingly larger area, which in particular extends further into the corners of the idealized Carnot cycle process.

Das in der 4 gezeigte Ausführungsbeispiel 60 einer weiteren Wärmekraftmaschine 1 hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die vorstehend erläuterte Wärmekraftmaschine 1 aus der 1, so dass für Komponenten der Wärmekraftmaschinen 1, welche zumindest bezüglich ihrer Funktionen im Wesentlichen gleich sind, identische Bezugsziffern verwendet werden. Um darüber hinaus Wiederholungen hinsichtlich im Wesentlichen identischer Funktionen zu vermeiden, sind nachfolgend lediglich neue Komponenten und erweiterte Funktionen beschrieben.That in the 4 shown embodiment 60 another heat engine 1 has substantially the same structure as the heat engine explained above 1 from the 1 , so for components of heat engines 1 which are substantially the same in at least their functions, identical reference numerals are used. In addition, to avoid repetition of substantially identical functions, only new components and advanced features are described below.

Um die Wärmekraftmaschine 1 gemäß des Ausführungsbeispiels 60 effektiver betreiben zu können, ist im Bereich eines Bypasses 8 zwischen einem Regenerator 14 und einer Wärmeleiteinrichtung 13 eine Einspritzeinrichtung 61 für Einspritzwasser 62 als verdampfbares Medium vorgesehen, mittels welcher das Einspritzwasser 62 als feiner Einspritzwasserstrahl (hier nicht eingezeichnet) mit einer Einspritzdüse 63 in Richtung der Wärmeleiteinrichtung 13 in den Bypass 8 eingespritzt werden kann.To the heat engine 1 according to the embodiment 60 Being able to operate more effectively is in the area of a bypass 8th between a regenerator 14 and a heat conducting device 13 an injection device 61 for injection water 62 provided as an evaporable medium, by means of which the one splash 62 as a fine injection water jet (not shown here) with an injection nozzle 63 in the direction of the heat conducting device 13 in the bypass 8th can be injected.

Vorteilhafter Weise können mittels des in den Bypass 8 eingespritzten Einspritzwassers 62 Mittel 9 zum Transportieren von Wärmeenergie, wie etwa Luft 10 als Arbeitsgas, auf ihren Weg in einen Warmbereich 5 des Verdrängerzylinders 2 zusätzlich gekühlt werden, wodurch die Luft 10 insbesondere im Warmbereich 5 mehr Wärmeenergie aus einer zugeführten Abwärme 11 aufnehmen kann. Prozessbedingt lässt sich die Abwärme 11 oftmals nur bis zu einer mittleren Arbeitsgastemperatur ausnutzen, da das Arbeitsgas, hier vorteilhafter Weise die Luft 10, welche von einem Kaltbereich 4 des Verdrängerzylinders 2 kommt, bereits mittels des Regenerators 14 vorgewärmt wurde.Advantageously, by means of the in the bypass 8th injected injection water 62 medium 9 for transporting heat energy, such as air 10 as working gas, on its way to a warm area 5 of the displacer cylinder 2 be additionally cooled, reducing the air 10 especially in the warm area 5 more heat energy from a supplied waste heat 11 can record. Due to the process, the waste heat can be 11 often exploit only up to an average working gas temperature, since the working gas, here advantageously the air 10 , which of a cold area 4 of the displacer cylinder 2 comes, already by means of the regenerator 14 was preheated.

Wurde die Luft 10 auf ihren Weg zum Warmbereich 5 mittels des Einspritzwassers 62 jedoch zusätzlich herunter gekühlt, kann die Abwärme 11 insbesondere im Bereich der Wärmeleiteinrichtung 13 auf ca. 150°C bis 180°C reduziert werden anstatt wie bisher lediglich auf ca. 250°C. Somit kann die Wärmeenergie aus der Abwärme 11 wesentlich besser genutzt werden als ohne eine derartige Wassereinspritzung. Darüber hinaus kann durch das Einspritzen des Einspritzwassers 62 ein zusätzliches Dampfvolumen innerhalb des Verdrängerzylinders 2 erzeugt werden, wodurch sich vorteilhafter Weise auch mehr Wasser 18 pro Arbeitstakt der Wärmekraftmaschine 1 durch deren Fluidkreislauf 19 befördern lässt. Strömt das Arbeitsgas aus dem Warmbereich 5 des Verdrängerzylinders 2 wieder zurück in den Kaltbereich 4 des Verdrängerzylinders 2, kann der Wasserdampf besonders gut aus dem Arbeitsgas auskondensieren, wenn das Arbeitsgas durch eine Kühleinrichtung 15 des Bypasses 8 hindurch strömt und mittels der Kühleinrichtung 15 weiter herunter gekühlt wird. Vorteilhafter Weise kann hierdurch eine zusätzliche Volumenverkleinerung hinsichtlich des Arbeitsgases erzielt werden, wodurch mehr Fluid 17 bzw. Wasser 18 aus dem Fluidkreislauf 19 in den Kaltbereich 4 des Verdrängerzylinders 2 hinein gesaugt werden kann.Became the air 10 on their way to the warm area 5 by means of injection water 62 however additionally cooled down, the waste heat can 11 in particular in the area of the heat conducting device 13 be reduced to about 150 ° C to 180 ° C instead of only about 250 ° C as before. Thus, the heat energy from the waste heat 11 be used much better than without such a water injection. In addition, by injecting the injection water 62 an additional volume of vapor within the displacer cylinder 2 be generated, which advantageously also more water 18 per power stroke of the heat engine 1 through the fluid circuit 19 can be transported. The working gas flows out of the warm area 5 of the displacer cylinder 2 back to the cold area 4 of the displacer cylinder 2 , The water vapor can condense particularly well from the working gas when the working gas through a cooling device 15 of the bypass 8th flows through and by means of the cooling device 15 is cooled down further. Advantageously, this allows an additional reduction in volume with respect to the working gas can be achieved, creating more fluid 17 or water 18 from the fluid circuit 19 in the cold area 4 of the displacer cylinder 2 can be sucked into it.

Das Einspritzwasser 62 kann beispielsweise von einer Frischwasserzuleitung zugespeist werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Einspritzwasser 62 von Wasser 18 bereit gestellt werden kann, mittels welchem Mittel 16 zum Verrichten von Arbeit an der Wärmekraftmaschine 1 realisiert wird. Die Kombination eines Stirlingprozesses und eines vorliegenden Dampfprozesses gelingt hierdurch besonders gut, da Wasser 18 aus einem Fluidkreislauf 19 der Wärmekraftmaschine 1 konstruktiv einfach verwendet werden kann.The injection water 62 can be fed, for example, from a fresh water supply. However, it is particularly advantageous if the injection water 62 of water 18 can be provided by which means 16 to do work on the heat engine 1 is realized. The combination of a Stirling process and a present steam process succeeds thereby particularly well, since water 18 from a fluid circuit 19 the heat engine 1 constructively easy to use.

Speziell in diesem Zusammenhang sieht eine alternative Ausführungsvariante 70 (siehe 5) einer ähnlich aufgebauten Wärmekraftmaschine 1 vor, dass Luft 10 als Arbeitsgas im Sinne von Mittel 9 zum Transportieren von Wärmeenergie auf ihrem Weg von einem Kaltbereich 4 eines Verdrängerzylinders 2 der Wärmekraftmaschine 1 zu einem Warmbereich 5 des Verdrängerzylinders 2 durch einen Einspritzeinrichtungsbypass 71 hindurch geleitet wird. Im Bereich des Einspritzeinrichtungsbypasses 71 wird die zum Warmbereich 5 strömende Luft 10 mittels eines Einspritzwasserstrahls (hier nicht eingezeichnet) herunter gekühlt, welcher von einer geeigneten Einspritzdüse 63 einer Einspritzeinrichtung 61 in den Einspritzeinrichtungsbypass 71 eingespritzt wird. Hierzu wird Einspritzwasser 62 vorteilhafter Weise aus dem Fluidkreislauf 19 der Wärmekraftmaschine 1 entnommen. Hinter der Einspritzdüse 63 kann die mit Einspritzwasser 62 beladene Luft 10 durch eine zusätzliche Wärmeleiteinrichtung 72 erwärmt werden. So kann die Wärmeenergie aus der Abwärme 11 direkt auf die Luft 10 übertragen werden.Especially in this context sees an alternative embodiment 70 (please refer 5 ) of a similarly constructed heat engine 1 in front of that air 10 as working gas in the sense of means 9 for transporting heat energy on its way from a cold area 4 a positive displacement cylinder 2 the heat engine 1 to a warm area 5 of the displacer cylinder 2 through an injector bypass 71 is passed through. In the area of the injector bypass 71 becomes the warm area 5 flowing air 10 cooled down by means of an injection water jet (not shown here), which from a suitable injection nozzle 63 an injection device 61 into the injector bypass 71 is injected. For this injection water is 62 Advantageously, from the fluid circuit 19 the heat engine 1 taken. Behind the injector 63 Can the with injection water 62 laden air 10 by an additional heat conducting device 72 to be heated. So the heat energy from the waste heat 11 straight to the air 10 be transmitted.

Damit die aus dem Kaltbereich 4 heraus strömende Luft 10 im Wesentlichen den Weg durch den Einspritzeinrichtungsbypass 71 nimmt, ist in einem ersten Bypass 8 der Wärmekraftmaschine 1 im Bereich einer Kühleinrichtung 15 ein Bypassventil 73 vorgesehen, welches für die Luft 10 von dem Warmbereich 5 zu dem Kaltbereich 4 im Wesentlichen nur eine mögliche Strömungsrichtung offen lässt, und zwar durch den Einspritzeinrichtungsbypass 71 hindurch.So that from the cold area 4 out flowing air 10 essentially the way through the injector bypass 71 takes, is in a first bypass 8th the heat engine 1 in the area of a cooling device 15 a bypass valve 73 provided, which for the air 10 from the warm area 5 to the cold area 4 essentially leaves only one possible flow direction open, through the injector bypass 71 therethrough.

Strömt dagegen die Luft 10 von dem Warmbereich 5 des Verdrängerzylinders 2 wieder zurück in den Kaltbereich 4 des Verdrängerzylinders 2, verhindert ein weiteres Ventil 74 im Bereich des Einspritzbypasses 71, dass die Luft 10 durch den Einspritzeinrichtungsbypass 71 hindurch gelangen kann. Die Luft 10 strömt demnach von dem Warmbereich 5 zu dem Kaltbereich 4 über das Bypassventil 73 vollständig durch den ersten Bypass 8 und nimmt nicht den Umweg über den zusätzlichen Einspritzeinrichtungsbypass 71. Auch hierbei kann das Arbeitsgas mittels einer Kühleinrichtung 15 gekühlt werden, wodurch der Wasserdampf besser aus dem Arbeitsgas auskondensieren kann. Durch die hierbei erzielte Volumenverkleinerung hinsichtlich des Arbeitsgases kann eine zusätzliche Menge an Fluid 17 bzw. Wasser 18 aus dem Fluidkreislauf 19 in den Kaltbereich 4 des Verdrängerzylinders 2 hinein gesaugt werden.On the other hand, the air flows 10 from the warm area 5 of the displacer cylinder 2 back to the cold area 4 of the displacer cylinder 2 , prevents another valve 74 in the area of the injection bypass 71 that the air 10 through the injector bypass 71 can get through. The air 10 accordingly flows from the warm area 5 to the cold area 4 via the bypass valve 73 completely through the first bypass 8th and does not take the detour via the additional injector bypass 71 , Again, the working gas by means of a cooling device 15 be cooled, whereby the water vapor can condense better from the working gas. As a result of the volume reduction achieved with respect to the working gas, an additional amount of fluid may be present 17 or water 18 from the fluid circuit 19 in the cold area 4 of the displacer cylinder 2 be sucked into it.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All Features disclosed in the application documents are considered to be essential to the invention as long as they are individually or in combination with respect to State of the art are new.

11
WärmekraftmaschineHeat engine
22
Verdrängerzylinderdisplacer
33
Verdrängerkolbendisplacer
44
Kaltbereichcold area
55
Warmbereichwarm area
66
kühlerer Wandbereichcooler wall area
77
wärmerer Wandbereichwarmer wall area
88th
Bypassbypass
99
Mittel zum Transportieren von Wärmeenergiemedium for transporting heat energy
1010
Luftair
1111
Abwärmewaste heat
1212
erste Wärmeeinleiteinrichtungfirst Wärmeeinleiteinrichtung
1313
weitere WärmeeinleiteinrichtungFurther Wärmeeinleiteinrichtung
1414
Regeneratorregenerator
1515
Kühleinrichtungcooling device
1616
Mittel zum Verrichten von Arbeitmedium to do work
1717
Fluidfluid
1818
Wasserwater
1919
FluidkreislaufFluid circuit
2020
Umlaufrichtungdirection of rotation
2121
bewegte Wassersäulemoving water column
2222
Mittel zum Speichern von kinetischer Energiemedium for storing kinetic energy
2323
oberer Bereichupper Area
2424
erstes Fluidreservoirfirst fluid reservoir
2525
Wasserturbinewater turbine
2626
Generatorgenerator
2727
Stromelectricity
2828
weiteres Fluidreservoiradditional fluid reservoir
2929
unterer Bereichlower Area
3030
erstes Rückschlagventilfirst check valve
3131
weiteres Rückschlagventiladditional check valve
3232
Mittel zum zeitlichen Verändern der Phasenverschiebungmedium to change over time the phase shift
3333
Fluidkolbenfluid piston
3434
Pfeilrichtungarrow
3535
Fluidzylinderfluid cylinder
3636
obere Positionupper position
3737
erstes Diagrammfirst diagram
3838
Abszisseabscissa
3939
zeitlicher Verlauftime course
4040
Ordinateordinate
4141
Hubkennlinielift characteristic
4242
DruckkennliniePressure characteristic curve
4343
HöhenkennlinieHeight curve
4444
zweites Diagrammsecond diagram
4545
weitere AbszisseFurther abscissa
4646
Volumenänderungvolume change
4747
weitere OrdinateFurther ordinate
4848
Druckänderungpressure change
4949
idealisierter Carnotkreisprozessidealized Carnot cycle
5050
StirlingmotorkreisprozessStirling engine cycle
5151
WärmekraftmaschinenkreisprozessHeat engine cycle
6060
Ausführungsbeispielembodiment
6161
EinspritzeinrichtungInjector
6262
EinspritzwasserInjection water
6363
Einspritzdüseinjection
7070
alternative Ausführungsvariantealternative variant
7171
EinspritzeinrichtungsbypassInjector bypass
7272
zusätzliche Wärmeleiteinrichtungadditional heat conducting
7373
Bypassventilbypass valve
7474
weiteres Ventiladditional Valve

Claims (18)

Wärmekraftmaschine (1) mit einem Verdrängerzylinder (2) umfassend einen Kaltbereich (4) und einen Warmbereich (5), mit einem Verdrängerkolben (3), mit Mitteln (9) zum Transportieren von Wärmeenergie und mit Mitteln (16) zum Verrichten von Arbeit, bei welcher die Mittel (9) zum Transportieren von Wärmeenergie zwischen dem Kaltbereich (4) und dem Warmbereich (5) vor und zurück bewegt werden können, und bei welcher die Mittel (16) zum Verrichten von Arbeit mit dem Verdrängerkolben (3) Wechselwirken können, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (16) zum Verrichten von Arbeit ein Fluid (17) umfassen.Heat engine ( 1 ) with a displacement cylinder ( 2 ) comprising a cold region ( 4 ) and a warm area ( 5 ), with a displacer ( 3 ), with means ( 9 ) for transporting heat energy and with means ( 16 ) for performing work in which the funds ( 9 ) for transporting heat energy between the cold area ( 4 ) and the warm area ( 5 ) can be moved back and forth, and where the funds ( 16 ) for performing work with the displacer ( 3 ), Characterized in that the means ( 16 ) to do work a fluid ( 17 ). Wärmekraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkolben (3), die Mittel (9) zum Transportieren von Wärmeenergie und die Mittel (16) zum Verrichten von Arbeit innerhalb des Verdrängerzylinders (2) derart anordenbar sind, dass sie miteinander Wechselwirken können.Heat engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the displacement piston ( 3 ), the means ( 9 ) for transporting heat energy and the means ( 16 ) for performing work within the displacer cylinder ( 2 ) are arranged so that they can interact with each other. Wärmekraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (16) zum Verrichten von Arbeit Wasser (18) umfassen.Heat engine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 16 ) to do work water ( 18 ). Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (9) zum Transportieren von Wärmeenergie Luft (10) umfassen.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means ( 9 ) for transporting heat energy air ( 10 ). Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel (22) zum Speichern von kinetischer Energie. Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized by means ( 22 ) for storing kinetic energy. Wärmekraftmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) zum Speichern von kinetischer Energie Wasser (18) umfassen.Heat engine ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the means ( 22 ) for storing kinetic energy water ( 18 ). Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (16) zum Verrichten von Arbeit und die Mittel (22) zum Speichern von kinetischer Energie identisch sind.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the means ( 16 ) to do work and the means ( 22 ) are identical for storing kinetic energy. Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel (32) zum zeitlichen Verändern einer Phasenverschiebung zwischen einem Verdrängertakt der Wärmekraftmaschine (1) und einem Arbeitstakt der Wärmekraftmaschine (1).Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized by means ( 32 ) for temporally changing a phase shift between a positive displacement cycle of the heat engine ( 1 ) and a power stroke of the heat engine ( 1 ). Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Fluidkolben (33) zum Bewegen, insbesondere zum Anheben, des Verdrängerkolbens (3).Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized by a fluid piston ( 33 ) for moving, in particular for lifting, the displacement piston ( 3 ). Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Fluidkreislauf (19), in welchem das Fluid (17) umlaufen kann.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized by a fluid circuit ( 19 ), in which the fluid ( 17 ) can circulate. Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein erstes Fluidreservoir (24), welches hinter dem Verdrängerzylinder (2) und vor einer Turbine (25) angeordnet ist.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized by a first fluid reservoir ( 24 ), which behind the displacer cylinder ( 2 ) and in front of a turbine ( 25 ) is arranged. Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres Fluidreservoir (28), welches vor dem Verdrängerzylinder (2) und hinter einer Turbine (25) angeordnet ist.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized by at least one further fluid reservoir ( 28 ), which in front of the displacement cylinder ( 2 ) and behind a turbine ( 25 ) is arranged. Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Fluidreservoir (24, 28) und dem Verdrängerzylinder (2) jeweils ein Rückschlagventil (30, 31) angeordnet ist.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that between a fluid reservoir ( 24 . 28 ) and the displacer cylinder ( 2 ) each a check valve ( 30 . 31 ) is arranged. Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Turbine (25), welche einen Generator (26) antreiben kann.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 13, characterized by a turbine ( 25 ), which has a generator ( 26 ) can drive. Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Regenerator (14).Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 14, characterized by a regenerator ( 14 ). Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Einspritzeinrichtung (61) zum Einspritzen eines verdampfbaren Mediums (62) in den Bereich der Mittel (9) zum Transportieren von Wärmeenergie.Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 15, characterized by an injection device ( 61 ) for injecting a vaporizable medium ( 62 ) in the field of funds ( 9 ) for transporting heat energy. Wärmekraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Einspritzeinrichtung (61) zum Einspritzen von Mitteln (16) zum Verrichten von Arbeit in einen Bypass (8) des Verdrängerzylinders (2).Heat engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 16, characterized by an injection device ( 61 ) for injecting funds ( 16 ) for performing work in a bypass ( 8th ) of the displacement cylinder ( 2 ). Wärmekraftmaschine (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung (61) an einem Bypass (8) zwischen einem Kaltbereich (4) und einem Warmbereich (5) des Verdrängerzylinders (2) angeordnet ist.Heat engine ( 1 ) according to claim 16 or 17, characterized in that the injection device ( 61 ) at a bypass ( 8th ) between a cold area ( 4 ) and a warm area ( 5 ) of the displacement cylinder ( 2 ) is arranged.
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