DE102009049870B3

DE102009049870B3 - Thermal engine comprises two working chambers, and transfer port, which connects former working chamber with latter working chamber, where transfer port receives process gas, particularly carbon dioxide

Info

Publication number: DE102009049870B3
Application number: DE200910049870
Authority: DE
Inventors: Stefan Straub
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-10-21

Abstract

The thermal engine (2,3) comprises two working chambers (4,5), and a transfer port (6), which connects the former working chamber with the latter working chamber. The transfer port receives the process gas (7), particularly carbon dioxide or propane. The two working chambers are attached at a fluid reservoir with the working fluid (15). A shaping element is provided for shaping the flow movement of the working fluid flowing through a branch line (17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine mit einer ersten Arbeitskammer, einer zweiten Arbeitskammer und einem die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer verbindender Überströmkanal, wobei der Überströmkanal ein Arbeitsgas aufnimmt, an der ersten Arbeitskammer Erwärmungsmittel zur Erwärmung des Arbeitsgases auf eine obere Betriebstemperatur ausgebildet sind und an der zweiten Arbeitskammer Abkühlungsmittel zur Abkühlung des Arbeitsgases auf eine untere Betriebstemperatur ausgebildet sind, und mit einem Übertragungsmittel zur Übertragung der Expansionsbewegung des Arbeitsgases bei seiner Erwärmung an eine Umformungseinrichtung.The invention relates to a heat engine with a first working chamber, a second working chamber and the first working chamber with the second working chamber connecting overflow, wherein the overflow receives a working gas, at the first working chamber heating means for heating the working gas are formed to an upper operating temperature and at the Second working chamber cooling means are designed for cooling the working gas to a lower operating temperature, and with a transmission means for transmitting the expansion movement of the working gas in its heating to a forming device.

Derartige Wärmekraftmaschinen sind als Alpha-Stirlingmotoren bekannt und finden vielfältige Verwendung. Sie nutzen die Temperaturdifferenz zwischen der oberen Betriebstemperatur und der unter dieser liegenden unteren Betriebstemperatur zur Bereitstellung mechanischer Bewegungsenergie, die gegebenenfalls in elektrische Energie umgewandelt wird.Such heat engines are known as alpha Stirling engines and find a variety of uses. They use the temperature difference between the upper operating temperature and the underlying lower operating temperature to provide mechanical kinetic energy, which is optionally converted into electrical energy.

Es ist bekannt, dass der Wirkungsgrad eines derartigen Stirlingmotors vor allem bei Niedertemperaturmaschinen unvorteilhaft gering ist, was mit den ungünstigen Eigenschaften des Wärmeübergangs vom Erwärmungsmittel auf das Arbeitsgas in diesem Fall in Verbindung gebracht wird.It is known that the efficiency of such a Stirling engine is disadvantageously low, especially in low-temperature machines, which is associated with the unfavorable properties of the heat transfer from the heating means to the working gas in this case.

Aus der WO 02/088536 A1 ist eine Flüssigkeitskolben-Maschine bekannt, welche eine zusammenhängende Menge eines kompressiblen Arbeitsfluids, einen Flüssigkeitskolben in Kontakt mit dem Arbeitsfluid und einen weiteren, starren Kolben, welcher eine Oberfläche hat, die in Kontakt mit dem Arbeitsfluid ist, aufweist. Die beschriebene Maschine weist insgesamt vier starre Kolben auf, die jeweils in unterschiedlichen Arbeitstakten sind, wobei jeweils zwei nicht benachbarte Kolben über einen mittig angelegten Hebel verbunden und in gegenläufigen Phasen betrieben sind.From the WO 02/088536 A1 For example, there is known a liquid piston machine having a contiguous amount of a compressible working fluid, a fluid piston in contact with the working fluid, and another, rigid piston having a surface in contact with the working fluid. The machine described has a total of four rigid pistons, which are each in different work cycles, each two non-adjacent pistons are connected via a centrally applied lever and operated in opposite phases.

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2008 042 828 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses bekannt, wobei während eines Verdichtungstaktes in einem Flüssigkeitskolben-Verdichter ein Hydraulikfluid unter erforderlichem Druck aus einem Druckbehälter in den Innenraum eines Zylinders gepumpt wird, sodann ein Ventil geöffnet und das Arbeitsmedium aus dem Zylinder in einen Wärmeübertrager geführt wird, wo es sich isochor erwärmt, wonach ein weiteres Ventil geöffnet wird, um das Arbeitsmedium in einen Flüssigkeitskolben-Entspanner zu überführen.From the post-published DE 10 2008 042 828 A1 are known a method and an apparatus for operating a Stirling cycle, wherein during a compression stroke in a liquid piston compressor, a hydraulic fluid is pumped under required pressure from a pressure vessel into the interior of a cylinder, then opened a valve and the working fluid from the cylinder in a heat exchanger is passed, where it isochoric heated, after which another valve is opened to transfer the working fluid in a liquid piston expander.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer Wärmekraftmaschine mit verbesserter Wirkungsweise zu schaffen.The invention has for its object to provide a heat engine with improved mode of action.

Zur Lösung ist erfindungsgemäß bei einer Wärmekraftmaschine der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die erste Arbeitskammer und die zweite Arbeitskammer an ein Flüssigkeitsreservoir mit einer Arbeitsflüssigkeit angeschlossen sind, dass eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher Fördereinrichtung Arbeitsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir in die erste Arbeitskammer förderbar ist, um das Arbeitsgas aus der ersten Arbeitskammer über den Überströmkanal in die zweite Arbeitskammer zu verdrängen, und/oder mit welcher Fördereinrichtung Arbeitsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir in die zweite Arbeitskammer förderbar ist, um das Arbeitsgas aus der zweiten Arbeitskammer über den Überströmkanal in die erste Arbeitskammer zu verdrängen, und dass das Übertragungsmittel eine mit der Arbeitsflüssigkeit befüllte Abzweigungsleitung zwischen dem Flüssigkeitsreservoir und der Umformungseinrichtung umfasst, wobei die Umformungseinrichtung zur Umformung der Strömungsbewegung der durch die Abzweigungsleitung strömenden Arbeitsflüssigkeit in eine mechanische Bewegung, insbesondere in eine Drehbewegung, eines Abtriebselements eingerichtet ist. Die Erfindung bietet somit den Vorteil, dass die mögliche Formgebung für die Arbeitskammern nicht mehr durch einen in diesen Arbeitskammern beweglichen Kolben bestimmt ist, sondern dass die Form der Arbeitskammern frei und optimal an die Erfordernisse eines günstigen Wärmeübergangs von dem Erwärmungsmittel zu der Arbeitsflüssigkeit angepasst werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Erfindung statt eines Kolbens in Form eines festen Körpers eine Flüssigkeit zum Austreiben des Arbeitsgases aus einer Arbeitskammer in die andere Arbeitskammer vorsieht. Somit kann der Wärmeübergang vom und zum Arbeitsgas verbessert werden. Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, dass die im Arbeitstakt der Wärmekraftmaschine erzeugte mechanische Bewegungsenergie auf einfache Weise auf ein Abtriebselement übergeleitet werden kann. Beispielsweise kann ein solches Abtriebselement durch eine mit einem Generator verbundene und in umgekehrter Richtung betriebene Zahnradpumpe oder durch eine Turbine oder dergleichen gegeben sein.To solve the invention is provided in a heat engine of the type mentioned that the first working chamber and the second working chamber are connected to a liquid reservoir with a working fluid, that a conveyor is provided with which conveyor working fluid from the liquid reservoir is conveyed into the first working chamber, to displace the working gas from the first working chamber via the overflow into the second working chamber, and / or with which conveyor working fluid from the liquid reservoir in the second working chamber can be conveyed to displace the working gas from the second working chamber via the overflow into the first working chamber in that the transfer means comprises a branch line filled with the working fluid between the liquid reservoir and the forming device, wherein the forming device is used for forming the transfer tube r flow movement of the flowing through the branch line working fluid is set up in a mechanical movement, in particular in a rotational movement of an output element. The invention thus offers the advantage that the possible shape of the working chambers is no longer determined by a movable piston in these working chambers, but that the shape of the working chambers can be freely and optimally adapted to the requirements of a favorable heat transfer from the heating means to the working fluid , This is achieved in that the invention provides a liquid instead of a piston in the form of a solid body for expelling the working gas from one working chamber into the other working chamber. Thus, the heat transfer from and to the working gas can be improved. The invention offers the further advantage that the mechanical kinetic energy generated in the working cycle of the heat engine can be transferred in a simple manner to an output element. For example, such a driven element may be provided by a gear pump connected to a generator and operated in the reverse direction or by a turbine or the like.

Es wird allgemein unter einer Flüssigkeit ein Medium verstanden, welches in einem unterhalb des Phasenübergangs gasförmig-flüssig befindlichen flüssigen Aggregatzustand ist. Ein Gas kann auch Aggregatzustände einnehmen, bei welchen flüssige und gasförmige Phase koexistieren. Flüssigkeit und Gas sind vorzugsweise so gewählt, dass sich zwischen ihnen im gesamten Betrieb eine stabile Phasengrenze ausbildet.In general, a liquid is understood as meaning a medium which is in a liquid state of matter which is in gaseous form below the phase transition. A gas can also assume states of matter in which liquid and gaseous phases coexist. Liquid and gas are preferably selected so that a stable phase boundary is formed between them throughout the operation.

Eine Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das Flüssigkeitsreservoir ein erstes Teilreservoir und ein zweites Teilreservoir umfasst, wobei das erste Teilreservoir an die erste Arbeitskammer angeschlossen ist und das zweite Teilreservoir an die zweite Arbeitskammer angeschlossen ist. Von Vorteil ist dabei, dass sich die beiden Teilreservoire, welche mit dem Arbeitsgas bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen in Berührkontakt kommen, nicht mischen können. Somit kann vermieden werden, dass Wärme von dem heißen Teilreservoir auf das kalte Teilreservoir übergeht. An embodiment of the invention may provide that the liquid reservoir comprises a first part reservoir and a second part reservoir, wherein the first part reservoir is connected to the first working chamber and the second part reservoir is connected to the second working chamber. The advantage here is that the two Teilreservoire, which come into contact with the working gas at different operating temperatures, can not mix. Thus it can be avoided that heat passes from the hot part reservoir to the cold part reservoir.

Die Fördereinrichtung kann aus mehreren separaten Komponenten oder als eine bauliche Einheit gebildet sein.The conveyor may be formed of several separate components or as a structural unit.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das erste Teilreservoir mit dem zweiten Teilreservoir über eine mit Arbeitsflüssigkeit befüllte Ausgleichsleitung verbunden ist, wobei die Fördereinrichtung in der Ausgleichsleitung angeordnet ist. Somit kann auf einfache Weise eine gemeinsame Fördereinrichtung für beide Teilreservoire verwendet werden.In an advantageous embodiment, it may be provided that the first part reservoir is connected to the second part reservoir via a compensating line filled with working fluid, the conveying device being arranged in the compensating line. Thus, a common conveyor for both Teilreservoire can be used in a simple manner.

Besonders günstig ist es, wenn die Fördereinrichtung einen Steuerkolben hat, welcher in der Ausgleichsleitung längs der Ausgleichsleitung verschiebbar angeordnet ist.It is particularly favorable if the delivery device has a control piston which is displaceably arranged in the compensation line along the compensation line.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Steuerkolben an der Innenwand der Ausgleichsleitung flüssigkeitsdicht anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass kein Flüssigkeitsaustausch zwischen den Flüssigkeitsreservoirs stattfinden kann. Von Vorteil ist weiter, dass die inkompressible Arbeitsflüssigkeit definiert in die Arbeitskammern zur Verdrängung des Arbeitsgases gefördert werden kann.It can be provided that the control piston rests on the inner wall of the compensation line liquid-tight. The advantage here is that no fluid exchange between the liquid reservoirs can take place. Another advantage is that the incompressible working fluid can be defined defined in the working chambers to displace the working gas promoted.

Um einen Wärmeübergang zwischen den Teilreservoiren noch weiter zu vermindern, kann vorgesehen sein, dass der Steuerkolben zwischen seinen beiden Kolbenflächen wärmeisolierend ausgebildet ist.In order to reduce a heat transfer between the reservoirs even further, it can be provided that the control piston is formed heat-insulating between its two piston surfaces.

Zur Ansteuerung der Fördereinrichtung kann eine Steuerstange zur Betätigung des Steuerkolbens vorgesehen sein, wobei die Steuerstange an einer Kolbenfläche des Steuerkolbens angreift. Von Vorteil ist dabei, dass durch die am Angriffspunkt der Steuerstange abgedeckte Fläche die mit der Arbeitsflüssigkeit in Berührung stehende Kolbenfläche an einer Stirnseite des vorzugsweise zylindrischen oder prismenförmigen Steuerkolbens ein Ungleichgewicht zwischen den Kräften, die die Flüssigkeitsreservoire aufgrund ihres Drucks oder der Vorspannung des Arbeitsgases auf die Kolbenflächen einbringen, entsteht. Sobald die Steuerstange freigegeben wird, verfährt der Steuerkolben daher automatisch in eine Arbeitsposition und verbleibt in dieser. Die Fördereinrichtung muss somit lediglich ein Antriebsmittel aufweisen, welches den Steuerkolben in eine Richtung bewegen kann. Vorzugsweise greift die Steuerstange an der kalten Kolbenfläche an, sodass die Rückstellbewegung zur Verdrängung des Arbeitsgases aus der kalten Arbeitskammer genutzt werden kann.To control the conveyor, a control rod for actuating the control piston may be provided, wherein the control rod engages a piston surface of the control piston. The advantage here is that by the area covered at the point of the control rod surface in contact with the working fluid piston surface on an end face of the preferably cylindrical or prismatic control piston an imbalance between the forces that the liquid reservoirs due to their pressure or the bias of the working gas on the Incorporate piston surfaces arises. As soon as the control rod is released, the control piston therefore moves automatically into a working position and remains in this. The conveyor must therefore only have a drive means which can move the control piston in one direction. Preferably, the control rod engages the cold piston surface, so that the return movement for displacing the working gas from the cold working chamber can be used.

Günstige Arbeitsbedingungen ergeben sich, wenn das Arbeitsgas mit einer Vorspannung oberhalb und in der Nähe seines kritischen Drucks, insbesondere mit einer Vorspannung von 0 bis 20 bar über dem kritischen Druck des Arbeitsgases, beaufschlagt ist.Favorable working conditions arise when the working gas is subjected to a bias voltage above and in the vicinity of its critical pressure, in particular with a bias of 0 to 20 bar above the critical pressure of the working gas.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die untere Betriebstemperatur zwischen 10 K unter und 10 K über der kritischen Temperatur des Arbeitsgases eingestellt ist.Alternatively or additionally, it may be provided that the lower operating temperature is set between 10 K below and 10 K above the critical temperature of the working gas.

Die kritische Temperatur ist hierbei die Temperatur derjenigen Isotherme des p-V-Zustandsdiagramms des Arbeitsgases, welche durch den kritischen Punkt verläuft. Die kritische Temperatur ist also die Temperatur, oberhalb derer bei dem Arbeitsgas flüssige und gasförmige Phase nicht mehr durch einen Phasenübergang getrennt sind. Durch die Wahl dieser Arbeitsbedingungen wird vorteilhaft erreicht, dass das Arbeitsgas bei der unteren Betriebstemperatur sehr dicht ist, ohne dass ein Phasenübergang zur flüssigen Phase stattfindet.The critical temperature here is the temperature of that isotherm of the p-V state diagram of the working gas passing through the critical point. The critical temperature is therefore the temperature above which liquid and gaseous phases are no longer separated by a phase transition in the working gas. By choosing these working conditions is advantageously achieved that the working gas is very dense at the lower operating temperature without a phase transition to the liquid phase takes place.

Um eine Durchmischung von Arbeitsflüssigkeit und Arbeitsgas zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass die Arbeitsflüssigkeit eine höhere Dichte aufweist als das Arbeitsgas. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das die Arbeitsflüssigkeit mit dem Arbeitsgas nicht mischbar gewählt ist, beispielsweise aufgrund der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Substanzen. Es kann sich in diesem Fall eine stabile Grenzfläche zwischen Arbeitsflüssigkeit und Arbeitsgas ausbilden.In order to prevent a mixing of working fluid and working gas, it can be provided that the working fluid has a higher density than the working gas. Alternatively or additionally, it may be provided that the working fluid is chosen to be immiscible with the working gas, for example due to the chemical and / or physical properties of the substances. It may form a stable interface between working fluid and working gas in this case.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abzweigungsleitung mit dem ersten Teilreservoir verbunden ist. Somit ist die in der Abzweigungsleitung befindliche und zu der Umformungseinrichtung geförderte Arbeitsflüssigkeit auf oder nahe der oberen Betriebstemperatur und hat verbesserte Fließeigenschaften.In one embodiment of the invention can be provided that the branch line is connected to the first part of the reservoir. Thus, the working fluid in the branch line and delivered to the forming means is at or near the upper operating temperature and has improved flow characteristics.

Ein guter Wärmeübergang von dem Erwärmungsmittel auf das Arbeitsgas kann erreicht werden, wenn das Erwärmungsmittel einen Wärmetauscher aufweist, der die erste Arbeitskammer quer zur Verdrängungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit in Teilkammern unterteilt. Ein guter Wärmeübergang von dem Arbeitsgas auf das Abkühlungsmittel kann erreicht werden, wenn das Abkühlungsmittel einen Wärmetauscher aufweist, der die zweite Arbeitskammer quer zur Verdrängungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit in Teilkammern unterteilt. Vorzugsweise sind die Wandungen der Teilkammern senkrecht ausgerichtet, damit die Arbeitsflüssigkeit rückstandfrei aus den Teilkammern abfließen kann. Beispielsweise kann der/können die Wärmetauscher als Rohrbündeltauscher ausgebildet sein, wodurch die Konstruktion nochmals vereinfacht wird.Good heat transfer from the heating means to the working gas can be achieved if the heating means comprises a heat exchanger which divides the first working chamber into sub-chambers transversely to the direction of displacement of the working fluid. Good heat transfer from the working gas to the cooling agent can be achieved when the cooling means a Heat exchanger which divides the second working chamber transversely to the displacement direction of the working fluid into sub-chambers. Preferably, the walls of the sub-chambers are aligned vertically so that the working fluid can flow out of the sub-chambers residue-free. For example, the / the heat exchanger can be designed as a tube bundle exchanger, whereby the construction is simplified again.

Günstig ist es, wenn der Überströmkanal jeweils an den in Gebrauchsstellung oberen Hälften, insbesondere am jeweils oberen Ende, der Arbeitskammern angeschlossen ist und/oder wenn das Flüssigkeitsreservoir jeweils an den in Gebrauchsstellung unteren Hälften, insbesondere am jeweils unteren Ende, der Arbeitskammern angeschlossen ist. Somit wird ein gegenseitiges Vermischen von Arbeitsflüssigkeit und Arbeitsgas weiter vermieden, und es kann sich zwischen Arbeitsflüssigkeit und Arbeitsgas eine stabile, ungestörte Grenzfläche ausbilden.It is advantageous if the overflow channel is respectively connected to the upper half in use position, in particular at the upper end of the working chambers and / or if the liquid reservoir is connected to the lower half in use position, in particular at the respective lower end of the working chambers. Thus, a mutual mixing of working fluid and working gas is further avoided, and it can form a stable, undisturbed interface between working fluid and working gas.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist als Arbeitsgas Kohlendioxid oder Propan vorgesehen. Hierbei kann die obere Betriebstemperatur unterhalb 150°C, insbesondere unterhalb 125°C gewählt sein. Von Vorteil ist dabei, dass verhältnismäßig geringe Temperaturdifferenzen zum Betrieb der Wärmekraftmaschine genutzt werden können.In one embodiment of the invention, carbon dioxide or propane is provided as working gas. In this case, the upper operating temperature can be selected below 150 ° C, in particular below 125 ° C. The advantage here is that relatively low temperature differences can be used to operate the heat engine.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ist aber nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination von einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.The invention will now be explained in more detail with reference to embodiments, but is not limited to the embodiments. Further exemplary embodiments result from a combination of individual or several features of the claims with one another and / or with one or more features of the exemplary embodiments.

Es zeigt in schematisierter DarstellungIt shows in a schematic representation

1 eine Gesamtansicht einer Wärmekraftanlage mit zwei gekoppelten erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschinen, 1 an overall view of a thermal power plant with two coupled heat engines according to the invention,

2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine aus 1, 2 a view of a heat engine according to the invention 1 .

3 bis 6 die Arbeitstakte der Wärmekraftmaschine aus 2, 3 to 6 the power strokes of the heat engine off 2 .

7 eine weitere erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine, 7 another heat engine according to the invention,

8 bis 11 die Arbeitstakte der Wärmekraftmaschine aus 7, 8th to 11 the power strokes of the heat engine off 7 .

12 eine dritte erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine und 12 a third heat engine according to the invention and

13 die Arbeitsweise der Wärmekraftmaschine aus 12. 13 the operation of the heat engine 12 ,

1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer im ganzen mit 1 bezeichneten Wärmekraftanlage, bei welcher zwei erfindungsgemäße Wärmekraftmaschinen 2, 3 miteinander gekoppelt betrieben werden. 1 shows a schematic representation of a whole with 1 designated thermal power plant, in which two heat engines according to the invention 2 . 3 operated together.

2 zeigt die Wärmekraftmaschine 2 aus 1 in einer Detailansicht. Die Wärmekraftmaschine 3 der Wärmekraftanlage 1 aus 1 ist gleichartig zu der Wärmekraftmaschine 2 ausgeführt und wird hier nicht weiter gesondert beschrieben. 2 shows the heat engine 2 out 1 in a detailed view. The heat engine 3 the thermal power plant 1 out 1 is similar to the heat engine 2 executed and will not be described separately here.

Die in 2 gezeigte Wärmekraftmaschine 2 hat eine erste Arbeitskammer 4 und eine zweite Arbeitskammer 5, welche über einen als Verbindungsleitung ausgebildeten Überströmkanal 6 miteinander verbunden sind.In the 2 shown heat engine 2 has a first working chamber 4 and a second working chamber 5 , which via an overflow channel designed as a connecting line 6 connected to each other.

In der in 2 dargestellten Arbeitsposition der Wärmekraftmaschine 2 sind die zweite Arbeitskammer 5 und der Überströmkanal 6 mit einem Arbeitsgas 7 befüllt.In the in 2 illustrated working position of the heat engine 2 are the second working chamber 5 and the overflow channel 6 with a working gas 7 filled.

Die erste Arbeitskammer 4 weist Erwärmungsmittel 8 auf, mit welchen das in anderen Arbeitstakten in der ersten Arbeitskammer 4 befindliche Arbeitsgas 7 in der ersten Arbeitskammer 4 auf eine obere Betriebstemperatur gebracht werden kann. Hierzu ist das Erwärmungsmittel 8 als Wärmetauscher ausgebildet, durch welchen über Anschlüsse 9 ein Heizfluid strömen kann.The first working chamber 4 has heating agent 8th on, with which in other work cycles in the first working chamber 4 working gas 7 in the first working chamber 4 can be brought to an upper operating temperature. This is the heating means 8th designed as a heat exchanger through which connections 9 a heating fluid can flow.

Die Wärmekraftmaschine 2 weist Abkühlmittel 10 auf, mit welchen das Arbeitsgas 7 in der zweiten Arbeitskammer 5 auf eine untere Betriebstemperatur abgekühlt werden kann. Hierbei ist das Abkühlungsmittel 10 als Wärmetauscher ausgebildet, durch welchen über Anschlüsse 11 ein Kühlmedium strömt.The heat engine 2 has cooling agent 10 on, with which the working gas 7 in the second working chamber 5 can be cooled to a lower operating temperature. Here, the cooling agent 10 designed as a heat exchanger through which connections 11 a cooling medium flows.

Durch die Erwärmungsmittel 8 und die Abkühlungsmittel 10 kann das Arbeitsgas 7 erwärmt und expandiert beziehungsweise abgekühlt und kontrahiert werden.By the warming means 8th and the cooling agents 10 can the working gas 7 heated and expanded or cooled and contracted.

Wie in 1 ersichtlich ist, sind die Wärmekraftmaschinen 2, 3 jeweils über ein Übertragungsmittel 12 in noch näher zu erläuternder Weise an eine Umformungseinrichtung 13 angeschlossen, mit welcher diese Expansions-beziehungsweise Kontraktionsbewegung des Arbeitsgases 7 in eine andere Energieform umgeformt werden kann.As in 1 it can be seen are the heat engines 2 . 3 each via a transmission medium 12 in a manner to be explained in more detail to a forming device 13 connected, with which this expansion or contraction movement of the working gas 7 can be transformed into another form of energy.

Wie in 2 näher ersichtlich ist, sind die erste Arbeitskammer 4 und die zweite Arbeitskammer 5 an ein Flüssigkeitsreservoir 14 angeschlossen, welches mit einer Arbeitsflüssigkeit 15 befüllt ist. In der in 2 dargestellten Arbeitsposition ist die erste Arbeitskammer 4 teilweise mit der Arbeitsflüssigkeit 15 befüllt.As in 2 is more apparent, are the first working chamber 4 and the second working chamber 5 to a liquid reservoir 14 connected, which with a working fluid 15 is filled. In the in 2 shown working position is the first working chamber 4 partly with the working fluid 15 filled.

In 1 und in den übrigen Figuren ist die Arbeitsflüssigkeit durch eine mit unterbrochenen Linien schraffierte Fläche angedeutet, während das Arbeitsgas 7 durch eine mit gepunkteten Linien schraffierte Fläche dargestellt ist.In 1 and in the other figures, the working fluid is indicated by a hatched area with broken lines, while the working gas 7 is shown by a hatched area with dotted lines.

Mit einer Fördereinrichtung 16 kann in noch näher zu beschreibender Weise Arbeitsflüssigkeit 15 in die erste beziehungsweise aus der ersten Arbeitskammer 4 und in die zweite beziehungsweise aus der zweiten Arbeitskammer 5 gefördert werden, um das Arbeitsgas 7 über den Überströmkanal 6 aus der ersten Arbeitskammer 4 in die zweite Arbeitskammer 5 oder umgekehrt zu verdrängen.With a conveyor 16 can in more detail to be described manner working fluid 15 in the first or from the first working chamber 4 and in the second and the second working chamber, respectively 5 be promoted to the working gas 7 over the overflow channel 6 from the first working chamber 4 in the second working chamber 5 or vice versa.

Das Übertragungsmittel 12 ist als eine Abzweigungsleitung 17 ausgebildet, über welche von dem expandierenden Arbeitsgas 7 verdrängte Arbeitsflüssigkeit 15 zu der Umformungseinrichtung 13 geleitet wird, um diese anzutreiben.The transmission medium 12 is as a branch line 17 formed, over which of the expanding working gas 7 displaced working fluid 15 to the forming device 13 is directed to power these.

Durch diese durch die Abzweigungsleitung 17 strömende Arbeitsflüssigkeit 15 wird – wie in 1 ersichtlich ist – ein Abtriebselement 18 in eine Drehbewegung versetzt. Das Abtriebselement 18 ist mit einem nicht weiter dargestellten Generator zur Erzeugung elektrischer Energie oder mit einem anderen Aggregat gekoppelt.Through this through the branch line 17 flowing working fluid 15 will - as in 1 it can be seen - an output element 18 put in a rotary motion. The output element 18 is coupled to a non-illustrated generator for generating electrical energy or with another unit.

Wie in 2 ersichtlich ist, wird das Flüssigkeitsreservoir 14 durch die Fördereinrichtung 16 in ein erstes Teilreservoir 19 und ein zweites Teilreservoir 20 unterteilt.As in 2 it can be seen, the liquid reservoir 14 through the conveyor 16 in a first partial reservoir 19 and a second sub-reservoir 20 divided.

Das erste Teilreservoir 19 ist mit der ersten Arbeitskammer 4 und der Abzweigungsleitung 17 verbunden, während das zweite Teilreservoir 20 mit der zweiten Arbeitskammer 5 verbunden ist.The first part reservoir 19 is with the first working chamber 4 and the branch line 17 connected while the second part reservoir 20 with the second working chamber 5 connected is.

Das erste Teilreservoir 19 ist mit dem zweiten Teilreservoir 20 durch eine Ausgleichsleitung 21 verbunden, in welcher ein Steuerkolben 22 der Fördereinrichtung 16 verschiebbar angeordnet ist. Hierbei liegt der Steuerkolben 22 dicht an der Innenwand 23 flüssigkeitsdichte an und unterteilt so das Flüssigkeitsreservoir 14 in das erste Teilreservoir 19 und das zweite Teilreservoir 20. Somit kann sich die Arbeitsflüssigkeit 15 in dem ersten Teilreservoir 19 nicht mit der Arbeitsflüssigkeit 15 in dem zweiten Teilreservoir 20 mischen.The first part reservoir 19 is with the second part reservoir 20 through a compensation line 21 connected, in which a control piston 22 the conveyor 16 slidably arranged. This is the control piston 22 close to the inner wall 23 liquid density, thus dividing the liquid reservoir 14 in the first part reservoir 19 and the second sub-reservoir 20 , Thus, the working fluid can 15 in the first partial reservoir 19 not with the working fluid 15 in the second partial reservoir 20 Mix.

Der Steuerkolben 16 ist zylinderförmig ausgebildet und weist an seinen Stirnseiten kreisscheibenförmige Kolbenflächen 24, 25 auf, welche mit der Arbeitsflüssigkeit 15 in Berührkontakt stehen. Zwischen diesen Kolbenflächen 24, 25 weist der Steuerkolben 22 eine wärmeisolierende Schicht auf, welche einen Wärmeübergang zwischen den Arbeitsflüssigkeiten 15 in den beiden Teilreservoiren 19, 20 weitestgehend ausschließt.The control piston 16 is cylindrical and has at its ends circular disc-shaped piston surfaces 24 . 25 on which with the working fluid 15 be in touch contact. Between these piston surfaces 24 . 25 points the spool 22 a heat-insulating layer, which heat transfer between the working fluids 15 in the two sub-reservoirs 19 . 20 largely excludes.

An der Kolbenfläche 25, welche die überwiegend in dem zweiten Teilreservoir 20 befindliche kalte Arbeitsflüssigkeit 15 kontaktiert, ist eine Steuerstange 26 befestigt, welche aus der Arbeitsflüssigkeit 15 nach draußen herausgeführt ist.At the piston surface 25 which are predominantly in the second sub-reservoir 20 located cold working fluid 15 contacted, is a control rod 26 attached, which from the working fluid 15 led out to the outside.

Die Arbeitsweise der Wärmekraftmaschine 2 und auch der Wärmekraftmaschine 3 wird nun anhand der vier in 3 bis 6 dargestellten Arbeitstakte näher erläutert.The operation of the heat engine 2 and also the heat engine 3 will now be based on the four in 3 to 6 illustrated working cycles explained in more detail.

In 3 ist die erste Arbeitskammer 4 mit der Arbeitsflüssigkeit 15 gefüllt, während die zweite Arbeitskammer 5 mit dem Arbeitsgas 7 gefüllt ist.In 3 is the first working chamber 4 with the working fluid 15 filled while the second working chamber 5 with the working gas 7 is filled.

Wird nun der Steuerkolben 22 der Fördereinrichtung 16 längs der rohrförmigen Ausgleichsleitung 21 nach unten verschoben – was aufgrund der Vorspannung des Arbeitsgases und wegen der Differenz der Flächeninhalte der Kolbenflächen 24, 25 selbsttätig abläuft, sobald die Steuerstange 26 freigegeben wird-, so ergibt sich die Situation gemäß 4, bei welcher die Arbeitsflüssigkeit 15 aus dem zweiten Teilreservoir 20 das Arbeitsgas 7 aus der zweiten Arbeitskammer 5 über den Überströmkanal 6 in die erste Arbeitskammer 4 verdrängt, wobei das in die zweite Arbeitskammer 5 geförderte Volumen an Arbeitsflüssigkeit 15 aus der ersten Arbeitskammer 4 in das erste Teilreservoir 19 nachfließt.Will now the spool 22 the conveyor 16 along the tubular compensation line 21 moved down - which due to the bias of the working gas and because of the difference in the area of the piston surfaces 24 . 25 automatically expires as soon as the control rod 26 is released, the situation follows 4 in which the working fluid 15 from the second partial reservoir 20 the working gas 7 from the second working chamber 5 over the overflow channel 6 in the first working chamber 4 displaced, which in the second working chamber 5 pumped volumes of working fluid 15 from the first working chamber 4 in the first part reservoir 19 continues to flow.

Das Arbeitsgas 7 ist somit in Kontakt mit den Erwärmungsmitteln 8 und wird in der ersten Arbeitskammer 4 auf die obere Betriebstemperatur gebracht.The working gas 7 is thus in contact with the warming agents 8th and will be in the first working chamber 4 brought to the upper operating temperature.

Dies führt dazu, dass sich das Arbeitsgas 7 ausdehnt und die Arbeitsflüssigkeit 15 aus der ersten Arbeitskammer 4 vollständig verdrängt. Die verdrängte Arbeitsflüssigkeit 15 fließt durch die Abzweigungsleitung 17 zu der Umformungseinrichtung 13 und treibt diese an.This causes the working gas 7 expands and the working fluid 15 from the first working chamber 4 completely displaced. The displaced working fluid 15 flows through the branch line 17 to the forming device 13 and drives them.

Es ergibt sich insgesamt die Situation gemäß 5.The overall result is the situation according to 5 ,

Wird nun der Steuerkolben 22 mittels der Steuerstange 26 nach oben verschoben, so ergibt sich die Situation gemäß 6, bei welcher das expandierte Arbeitsgas 7 teilweise durch die Arbeitsflüssigkeit 15, welche aus dem ersten Teilreservoir 19 in die erste Arbeitskammer 4 gefördert wurde, aus dieser ersten Arbeitskammer 4 über den Überströmkanal 6 in die zweite Arbeitskammer 5 verdrängt wird.Will now the spool 22 by means of the control rod 26 shifted upwards, the situation results according to 6 in which the expanded working gas 7 partly due to the working fluid 15 , which from the first part reservoir 19 in the first working chamber 4 from this first working chamber 4 over the overflow channel 6 in the second working chamber 5 is displaced.

Hier gelangt das Arbeitsgas 7 in Wärmekontakt mit dem Abkühlungsmittel 10 und kühlt dadurch ab. Die Abkühlung bewirkt eine Kontraktion des Arbeitsgases 7, durch welche Arbeitsflüssigkeit 15 über die Abzweigungsleitung 17 in die erste Arbeitskammer 4 gesaugt wird.Here comes the working gas 7 in thermal contact with the cooling agent 10 and cools by from. The cooling causes a contraction of the working gas 7 , by which working fluid 15 over the branch line 17 in the first working chamber 4 is sucked.

Hierdurch wird die Umformungseinrichtung 13 ebenfalls angetrieben.As a result, the forming device 13 also powered.

Zum Ende dieses Arbeitstaktes ergibt sich wieder die Situation gemäß 3 und der Zyklus kann von neuem beginnen.At the end of this work cycle, the situation follows again 3 and the cycle can start anew.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine 2, welche an die Stelle der Wärmkraftmaschinen 2, 3 gemäß 1 gesetzt werden kann. 7 shows a further embodiment of a heat engine according to the invention 2 , which take the place of the heat engines 2 . 3 according to 1 can be set.

Bei dieser Wärmekraftmaschine 2 sind diejenigen Teile, die funktionell und/oder konstruktiv gleich zu den entsprechenden Teilen der Wärmekraftmaschine 2 gemäß 2 sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben.In this heat engine 2 are those parts that are functionally and / or constructively equal to the corresponding parts of the heat engine 2 according to 2 are denoted by the same reference numerals and not described separately again.

Die Wärmekraftmaschine 2 gemäß 7 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 2 dadurch, dass das Erwärmungsmittel 8 als Rohrbündeltauscher ausgebildet ist, wodurch die erste Arbeitskammer 4 in fünf senkrecht ausgerichtete Teilkammern 27 quer zur vertikal verlaufenden Verdrängungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit 15 unterteilt ist. Die Wandungen 28 jeder Teilkammer 27 verlaufen ebenfalls vertikal, so dass die Arbeitsflüssigkeit 15 aus der ersten Arbeitskammer 4 rückstandsfrei ablaufen kann.The heat engine 2 according to 7 differs from the one according to 2 in that the warming agent 8th is designed as a tube bundle exchanger, whereby the first working chamber 4 in five vertically aligned sub-chambers 27 transverse to the vertical direction of displacement of the working fluid 15 is divided. The walls 28 each sub-chamber 27 also run vertically, leaving the working fluid 15 from the first working chamber 4 can run without residue.

Ebenso ist das Abkühlungsmittel 10 als Rohrbündeltauscher ausgebildet, wodurch die zweite Arbeitskammer 5 quer zur Verdrängungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit 15, also in 7 von unten nach oben, in Teilkammern 29 unterteilt wird, deren Wandungen 30 in Gebrauchsstellung senkrecht verlaufen, damit die Arbeitsflüssigkeit 15 rückstandsfrei aus den Teilkammern 29 ablaufen kann.Likewise, the cooling agent 10 designed as a tube bundle exchanger, whereby the second working chamber 5 transverse to the displacement direction of the working fluid 15 , so in 7 from bottom to top, in sub-chambers 29 is divided, whose walls 30 run vertically in the use position, so that the working fluid 15 residue-free from the sub-chambers 29 can expire.

Zwischen dem Überströmkanal 6 und der zweiten Arbeitskammer 5 ist ein Regenerator 31 angeordnet, in welchem Wärme aus dem auf der oberen Betriebstemperatur befindlichen Arbeitsgas 7 zwischengespeichert werden kann, bevor dieses Arbeitsgas 7 in die kühlere Arbeitskammer 5 eintritt, um den Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine 2 nochmals zu steigern. Ein solcher Regenerator 31 kann auch bei der Wärmekraftmaschine gemäß 2 vorgesehen sein.Between the overflow channel 6 and the second working chamber 5 is a regenerator 31 arranged in which heat from the working gas located at the upper operating temperature 7 can be cached before this working gas 7 in the cooler working chamber 5 enters the efficiency of the heat engine 2 increase again. Such a regenerator 31 can also according to the heat engine 2 be provided.

8 bis 11 zeigen die Arbeitstakte beim Betrieb der Wärmekraftmaschine 2 aus 7, wobei hier die Erläuterungen zu 3 bis 6 gleichermaßen gelten und nicht gesondert wiederholt werden. 8th to 11 show the work cycles in the operation of the heat engine 2 out 7 , where the explanations to 3 to 6 apply equally and will not be repeated separately.

Es ist bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 13 ersichtlich, dass der Flächeninhalt des Querschnitts der ersten Arbeitskammer 4 quer zur Verdrängungs- oder Arbeitsrichtung der Arbeitsflüssigkeit 15 größer ist als der Flächeninhalt des entsprechenden Querschnitts der zweiten Arbeitskammer 5. Es ist weiter ersichtlich, dass die Länge der zweiten Arbeitskammer 5 längs ihrer Erstreckungsrichtung, also quer zu dem beschriebenen Querschnitt, größer ist als die entsprechende Länge der ersten Arbeitskammer 4.It is in the embodiments of 1 to 13 it can be seen that the surface area of the cross section of the first working chamber 4 transverse to the displacement or working direction of the working fluid 15 is greater than the area of the corresponding cross section of the second working chamber 5 , It can further be seen that the length of the second working chamber 5 along its direction of extension, that is transverse to the described cross-section, is greater than the corresponding length of the first working chamber 4 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12 sind wieder funktionell und/oder konstruktiv gleiche Bauteile wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht gesondert beschrieben. Die vorstehenden Ausführungen gelten daher zu diesem Ausführungsbeispiel entsprechend.In the embodiment according to 12 are again functionally and / or structurally identical components as in the previous embodiments with the same reference numerals and not described separately. The above statements therefore apply accordingly to this embodiment.

Das Ausführungsbeispiel nach 12 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 dadurch, dass das Erwärmungsmittel 8 vertikal ausgerichtete Rohre umfasst, durch welche die erste Arbeitskammer 4 in – in der Zeichnung beispielhaft 5 – vertikal ausgerichtete Teilkammern 27 unterteilt. Es sind bei weiteren Ausführungsbeispielen auch andere Anzahlen von Teilkammern 27 vorsehbar.The embodiment according to 12 differs from the embodiment according to 7 in that the warming agent 8th vertically aligned tubes through which the first working chamber 4 in - in the drawing by way of example 5 - vertically aligned sub-chambers 27 divided. There are in other embodiments, other numbers of sub-chambers 27 be provided.

An der Außenseite dieser Teilkammern 27 sind Lamellen 32 angeordnet und angeformt, welche Wärme aufnehmen und dem in der ersten Arbeitskammer 4 angeordneten Arbeitsgas 7 zuführen können.On the outside of these sub-chambers 27 are slats 32 arranged and molded, which absorb heat and that in the first working chamber 4 arranged working gas 7 can supply.

Die Erwärmungsmittel 8 weisen in diesem Fall daher zusätzlich einen in 13 ersichtlichen Brenner 33 auf, dessen Flamme 34 auf die Lamellen 32 gerichtet wird, wodurch das Arbeitsgas 7 in der ersten Arbeitskammer 4 auf die obere Betriebstemperatur erwärmt werden kann.The warming agents 8th Therefore, in this case additionally have a 13 apparent burner 33 on, its flame 34 on the slats 32 is directed, causing the working gas 7 in the first working chamber 4 can be heated to the upper operating temperature.

Wie in 12 weiter ersichtlich, wird die zweite Arbeitskammer 5 durch vertikal ausgerichtete Röhren des Abkühlungsmittels 10 in Teilkammern 29 unterteilt. Beispielhaft zeigt 12 drei derartige Teilkammern 29, es sind jedoch auch andere Anzahlen von Teilkammern 29 realisierbar.As in 12 further apparent, the second working chamber 5 through vertically aligned tubes of the cooling agent 10 in sub-chambers 29 divided. Exemplary shows 12 three such sub-chambers 29 but there are also other numbers of subchambers 29 realizable.

An der Außenseite der Wandungen 30 der Teilkammern 29 sind ebenfalls Lamellen 35 ausgebildet, über welche Wärme aus dem in der Teilkammer 5 angeordneten Arbeitsgas 7 in dem entsprechenden Arbeitstakt abgegeben werden kann, um das Arbeitsgas 7 auf die untere Betriebstemperatur abzukühlen.On the outside of the walls 30 the sub-chambers 29 are also slats 35 formed over which heat from that in the sub-chamber 5 arranged working gas 7 can be delivered in the appropriate power stroke to the working gas 7 to cool to the lower operating temperature.

Die Ausbildung der Lamellen 32, 35 ermöglicht den Einsatz eines flüssigen und/oder eines gasförmigen Heiz- beziehungsweise Kühlmediums und/oder den Anschluss der Wärmekraftmaschine 2 an einen offenen Heiz- und/oder Kühlkreislauf.The formation of the slats 32 . 35 allows the use of a liquid and / or a gaseous heating or cooling medium and / or the connection of the heat engine 2 to an open heating and / or cooling circuit.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind die in den 2, 7 und 12 nur beispielhaft gezeigten Erwärmungs- und Abkühlungsmittel in anderer Weise miteinander kombiniert, so dass zum Beispiel eine Wärmekraftmaschine 2 ein Erwärmungsmittel 8 gemäß 12 und ein Abkühlungsmittel gemäß 7 aufweist.In further embodiments, in the 2 . 7 and 12 combined heating and cooling means shown only by way of example in another way, so that, for example, a heat engine 2 a warming agent 8th according to 12 and a cooling agent according to 7 having.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist die Ausgleichsleitung 21 in Gebrauchsstellung horizontal ausgerichtet, so dass der Steuerkolben 22 zum Verdrängen des Arbeitsgases 7 horizontal verschoben wird.In further embodiments, the compensation line 21 aligned in the use position horizontally, so that the control piston 22 for displacing the working gas 7 is moved horizontally.

Der Überstromkanal 6 ist an den oberen Enden 41, 42 der Arbeitskammern 4, 5 angeschlossen, und die Teilreservoire 19, 20 münden an den unteren Enden 43, 44 dieser Arbeitskammern.The overflow channel 6 is at the upper ends 41 . 42 the working chambers 4 . 5 connected, and the partial reservoirs 19 . 20 open at the lower ends 43 . 44 of these working chambers.

Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung wird als Arbeitsflüssigkeit 15 eine Flüssigkeit eingesetzt, die sich mit dem Arbeitsgas 7 selbst unter dessen Vorspannung und bei den erreichten Betriebstemperaturen nicht mischt, so dass sich zwischen dem Arbeitsgas 7 und der Arbeitsflüssigkeit 15 regelmäßig eine Grenzfläche 36 ausbildet, an welcher die Arbeitsflüssigkeit 15 das Arbeitsgas 7 bei Bewegung des Steuerkolbens 22 aus der entsprechenden Arbeitskammer 4, 5 verdrängen kann.In the embodiments of the invention is used as working fluid 15 used a liquid that deals with the working gas 7 even under its bias and at the operating temperatures reached does not mix, so that between the working gas 7 and the working fluid 15 regularly an interface 36 forms, at which the working fluid 15 the working gas 7 on movement of the control piston 22 from the corresponding working chamber 4 . 5 can displace.

Als Arbeitsgas 7 kann Kohlendioxid oder Propan oder ein anderes geeignetes Gas verwendet werden, und als Arbeitsflüssigkeit 15 kann beispielsweise Wasser oder Hydrauliköl oder eine andere Arbeitsflüssigkeit verwendet werden.As a working gas 7 For example, carbon dioxide or propane or other suitable gas can be used, and as a working fluid 15 For example, water or hydraulic oil or other working fluid may be used.

Bei der Wärmekraftanlage 1 gemäß 1 werden zwei Wärmekraftmaschinen 2, 3, die jede für sich wie zu 2 bis 13 beschrieben ausgebildet sein und arbeiten können, an eine gemeinsame Umformungseinrichtung angeschlossen.At the thermal power plant 1 according to 1 become two heat engines 2 . 3 each one for like 2 to 13 be described and can work, connected to a common forming device.

Diese beiden Wärmekraftmaschinen 2, 3 werden im Gegentakt betrieben, so dass die in einem Arbeitstakt aus der Wärmekraftmaschine 2 über die Abzweigungsleitung 17 verdrängte Menge an Arbeitsflüssigkeit 15 von der Wärmekraftmaschine 3 über deren Abzweigungsleitung 17 aufgenommen wird.These two heat engines 2 . 3 are operated in push-pull, so that in a power stroke from the heat engine 2 over the branch line 17 displaced amount of working fluid 15 from the heat engine 3 over the branch line 17 is recorded.

1 zeigt dementsprechend die Wärmekraftmaschine 2 in einer Arbeitsposition mit expandiertem Arbeitsgas 7 in etwa gemäß 6, während die Wärmekraftmaschine 3 in einem Arbeitstakt mit kontrahiertem Arbeitsgas 7 in etwa gemäß 3 ist. In den Darstellungen gemäß 1 bis 13 wird die Dichte des Arbeitsgases 7 jeweils durch enger beziehungsweise weiter beabstandete Schraffurlinien dargestellt. 1 shows accordingly the heat engine 2 in a working position with expanded working gas 7 in accordance with 6 while the heat engine 3 in a work cycle with contracted working gas 7 in accordance with 3 is. In the illustrations according to 1 to 13 becomes the density of the working gas 7 each represented by narrow or more spaced hatching lines.

Die Abzweigungsleitungen 17 sind an gegenüberliegenden Anschlusspunkten 38 einer hydraulischen, vierpoligen Brückenschaltung 40 angeschlossen, wobei die verbleibenden zwei Anschlusspunkte 39 der Brückenschaltung auf das Abtriebselement 18 geführt sind.The branch lines 17 are at opposite connection points 38 a hydraulic, four-pole bridge circuit 40 connected, with the remaining two connection points 39 the bridge circuit on the output element 18 are guided.

Diese gleichrichtende Brückenschaltung 40 wird durch Rückschlagventile 37 realisiert, welche in den Zweigen zwischen den Anschlusspunkten 38 der Abzweigungsleitungen 17 und den Anschlusspunkten 39 des Abtriebselements 18 angeordnet sind.This rectifying bridge circuit 40 is through check valves 37 realized, which in the branches between the connection points 38 the branch lines 17 and the connection points 39 of the output element 18 are arranged.

Durch die Brückenschaltung wird erreicht, dass das Abtriebselement 18 in allen Arbeitstakten der Wärmekraftmaschinen 2, 3 mit konstantem Drehsinn angetrieben wird und dass das Abtriebselement 18 bei Stillstand der Wärmekraftmaschinen 2, 3 frei laufen kann, indem die Arbeitsflüssigkeit 15 innerhalb der Brückenschaltung 40 zirkulieren kann.By the bridge circuit is achieved that the output element 18 in all power strokes of the heat engines 2 . 3 is driven with a constant sense of rotation and that the output element 18 at standstill of the heat engines 2 . 3 can run freely by the working fluid 15 within the bridge circuit 40 can circulate.

In 1 ist noch ersichtlich, dass die Wandungen der Wärmekraftmaschinen 2, 3 für Drücke bis 450 bar oder noch mehr ausgelegt sind.In 1 is still apparent that the walls of the heat engines 2 . 3 designed for pressures up to 450 bar or even more.

Bei der Wärmekraftmaschine 2, 3 ist eine erste Arbeitskammer 4 und eine zweite Arbeitskammer 5 vorgesehen, die über einen Überströmkanal 6 miteinander verbunden sind, wobei eine Fördereinrichtung 16 vorgesehen ist, mit welcher ein Arbeitsgas 7 aus der auf einer oberen Betriebstemperatur betriebenen ersten Arbeitskammer 4 in eine auf einer unteren Betriebstemperatur betriebenen zweiten Arbeitskammer 5 und umgekehrt förderbar ist. Es wird vorgeschlagen, die erste Arbeitskammer 4 und die zweite Arbeitskammer 5 an ein Flüssigkeitsreservoir 14 mit einer Arbeitsflüssigkeit 15 anzuschließen, so dass mit der Fördereinrichtung 16 Arbeitsflüssigkeit 15 wahlweise und abwechselnd in die erste Arbeitskammer 4 und in die zweite Arbeitskammer 5 gefördert werden kann, um das Arbeitsgas 7 in die jeweils andere Arbeitskammer 4, 5 zu verdrängen.At the heat engine 2 . 3 is a first working chamber 4 and a second working chamber 5 provided, via an overflow channel 6 connected to each other, wherein a conveyor 16 is provided, with which a working gas 7 from operating at an upper operating temperature first working chamber 4 in a second working chamber operated at a lower operating temperature 5 and vice versa is eligible. It is suggested the first working chamber 4 and the second working chamber 5 to a liquid reservoir 14 with a working fluid 15 connect, so with the conveyor 16 working fluid 15 optionally and alternately in the first working chamber 4 and into the second working chamber 5 can be promoted to the working gas 7 in the other working chamber 4 . 5 to displace.

Claims

Heat engine ( 2 . 3 ) with a first working chamber ( 4 ), a second working chamber ( 5 ) and one the first working chamber ( 4 ) with the second working chamber ( 5 ) connecting overflow channel ( 6 ), wherein the overflow channel ( 6 ) a working gas ( 7 ), at the first working chamber ( 4 ) Heating means ( 8th ) for heating the working gas ( 7 ) are formed to an upper operating temperature and at the second working chamber ( 5 ) Cooling agent ( 10 ) for cooling the working gas ( 7 ) are formed to a lower operating temperature, and with a transmission means ( 12 ) for transmission the expansion movement of the working gas ( 7 ) when heated to a forming device ( 13 ), characterized in that the first working chamber ( 4 ) and the second working chamber ( 5 ) to a liquid reservoir ( 14 ) with a working fluid ( 15 ), that a conveyor ( 16 ) is provided with which conveyor ( 16 ) Working fluid ( 15 ) from the liquid reservoir ( 14 ) into the first working chamber ( 4 ) is eligible for the working gas ( 7 ) from the first working chamber ( 4 ) via the overflow channel ( 6 ) into the second working chamber ( 5 ) and / or with which conveyor ( 16 ) Working fluid ( 15 ) from the liquid reservoir ( 14 ) into the second working chamber ( 5 ) is eligible for the working gas ( 7 ) from the second working chamber ( 5 ) via the overflow channel ( 6 ) into the first working chamber ( 4 ) and that the means of transmission ( 12 ) one with the working fluid ( 15 ) filled branch line ( 17 ) between the liquid reservoir ( 14 ) and the forming device ( 13 ), wherein the forming device ( 13 ) for the transformation of the flow movement through the branch line ( 17 ) working fluid ( 15 ) in a mechanical movement of an output element ( 18 ) is set up.

Heat engine according to claim 1, characterized in that the liquid reservoir ( 14 ) a first sub-reservoir ( 19 ) and a second partial reservoir ( 20 ), wherein the first sub-reservoir ( 19 ) to the first working chamber ( 4 ) and the second sub-reservoir ( 20 ) to the second working chamber ( 5 ) and / or that the first sub-reservoir ( 19 ) with the second partial reservoir ( 20 ) via a with working fluid ( 14 ) filled compensation line ( 21 ), wherein the conveyor ( 16 ) in the compensation line ( 21 ) is arranged.

Heat engine according to claim 1 or 2, characterized in that the conveyor ( 16 ) a control piston ( 22 ), which in the compensation line ( 21 ) along the equalization line ( 21 ) is arranged displaceably and / or that the control piston ( 22 ) on the inner wall ( 23 ) of the compensation line ( 21 ) is liquid-tight and / or that the control piston ( 22 ) between its two piston surfaces ( 24 . 25 ) is formed heat-insulating.

Heat engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that a control rod ( 26 ) for actuating the control piston ( 22 ) is provided, wherein the control rod ( 26 ) on a piston surface ( 24 . 25 ) of the control piston ( 22 ) attacks.

Heat engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the working gas ( 7 ) is subjected to a bias voltage above and in the vicinity of its critical pressure and / or that the lower operating temperature between 10 K below and 10 K above the critical temperature of the working gas ( 7 ) is set.

Heat engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the working fluid ( 15 ) has a higher density than the working gas ( 7 ) and / or that the working fluid ( 15 ) with the working gas ( 7 ) is selected immiscible.

Heat engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the branch line ( 17 ) with the first partial reservoir ( 19 ) connected is.

Heat engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heating means ( 8th ) and / or the cooling agent ( 10 ) has / have a heat exchanger, the first working chamber ( 4 ) or the second working chamber ( 5 ) transversely to the displacement direction of the working fluid ( 15 ) in vertically oriented sub-chambers ( 27 . 29 ).

Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the overflow channel ( 6 ) in each case to the upper half of the working chambers ( 4 . 5 ) and / or that the liquid reservoir ( 14 ) in each case to the lower half of the working chambers in the position of use ( 4 . 5 ) connected.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that as working gas ( 7 ) Carbon dioxide or propane is provided and / or that an upper operating temperature below 150 ° C is selected.