DE102012011167A1 - Rotary piston apparatus for steam engine, has working chamber that is arranged with moveable piston element and is coupled to discharge unit for discharging working medium from working chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenvorrichtung und auf ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Rotationskolbenvorrichtung.The present invention relates to a rotary piston device and to a method of operating such a rotary piston device.
Die Einspritzung von heißem Wasser unter hohem Druck in thermische Kraftmaschinen ist als Methode zur Verbesserung thermodynamischer Betriebseigenschaften, die nach dem Clausius-Rankine-Prozess mit Wasserdampf arbeiten, als Flashverdampfung bekannt. In derartige Dampfmaschinen wird anstelle von oder zusätzlich zu einem glühenden Gas Wasser in den Expansionsraum der Maschine eingespritzt.The injection of hot water under high pressure into thermal engines is known as flash evaporation as a method of improving thermodynamic operating characteristics that operate on the Rankine cycle with steam. In such steam engines, water is injected into the expansion space of the engine instead of or in addition to a glowing gas.
Bekannt ist eine vorgeschlagene technische Lösung gemäß der
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Umwandeln von thermischer Energie in Bewegungsenergie bereitzustellen, die gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung einen deutlich besseren Wirkungsgrad ermöglicht, deutlich umweltfreundlicher ist und eine vorteilhaftere Steuerung ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a device for converting thermal energy into kinetic energy, which allows a much better efficiency over the device known from the prior art, is much more environmentally friendly and allows a more advantageous control.
Die Aufgabe wird durch eine Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Eine solche Vorrichtung umfasst mindestens einen Arbeitsraum mit einem darin beweglich angeordneten Kolbenelement, wobei das Kolbenelement bevorzugt eine symmetrische Grundform aufweist und zumindest abschnittsweise bzw. teilweise oder vollständig sphärisch, insbesondere elliptisch, ausgebildete Begrenzungsflächen aufweist. Ferner umfasst die Vorrichtung mindestens eine oder nur eine mit dem Arbeitsraum gekoppelte Zuführeinrichtung, insbesondere eine Wandungsöffnung, an die sich bevorzugt eine Leitungsverbindung, wie z. B. ein Kanal, anschließt, zum Zuführen eines Arbeitsmediums zu dem Arbeitsraum zum Bewegen des Kolbens, wobei das Arbeitsmedium teilweise aus einem dampfförmig oder gasförmig zugeführten Fluid und teilweise aus einem flüssig zugeführten Fluid besteht.The object is achieved by a rotary piston machine according to claim 1. Such a device comprises at least one working space with a piston element arranged movably therein, the piston element preferably having a symmetrical basic shape and having boundary surfaces formed at least in sections or partially or completely spherically, in particular elliptically. Furthermore, the device comprises at least one or only one coupled to the working space feeder, in particular a wall opening to which preferably a line connection, such. As a channel, connects, for supplying a working medium to the working space for moving the piston, wherein the working medium partially consists of a vapor or gaseous fluid supplied and partly from a liquid supplied fluid.
Erfindungsgemäß bestehen das dampfförmig oder gasförmig zugeführte Fluid und das flüssig zugeführte Fluid aus im Wesentlichen oder genau derselben chemischen Zusammensetzung bzw. demselben Stoff, insbesondere H2O.According to the invention, the vapor or gaseous fluid supplied and the fluid supplied from essentially or exactly the same chemical composition or the same substance, in particular H 2 O.
Dies ist vorteilhaft, da das Arbeitsfluid als zirkulierendes bzw. recyclebares Medium, insbesondere nicht entzündliches Medium, wiederverwendbar ist. Die Verwendung von Wasser hat neben Anderem die Vorteile, dass es günstig, ungiftig, verfügbar und kontrollierbar ist.This is advantageous because the working fluid is reusable as a circulating or recyclable medium, in particular non-inflammatory medium. The use of water, among others, has the advantages of being cheap, non-toxic, available and controllable.
Weiterhin weist die Vorrichtung mindestens eine oder genau eine mit dem Arbeitsraum gekoppelte Abführeinrichtung zum Abführen des Arbeitsfluids aus dem Arbeitsraum auf, wobei auch vorstellbar ist, dass eine oder mehrere Abführeinrichtungen in der Gehäuselauffläche ausgebildet sind.Furthermore, the device has at least one or exactly one discharge device coupled to the working space for discharging the working fluid from the working space, wherein it is also conceivable that one or more discharge devices are formed in the housing running surface.
So sind das dampfförmig oder gasförmig zuführbare Fluid und das flüssig zuführbare Fluid zum Ausbilden des Arbeitsfluids zeitgleich und/oder zeitversetzt dem Arbeitsfluid zuführbar. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass das Einspritzen des Wassers unabhängig vom Drehwinkel des Kolbens bzw. der Rotorwelle und unabhängig von der Zuführung des gasförmigen oder dampfförmigen Fluids bzw. der Dampfeinfüllung nach einer wählbaren Steuerfunktion derart durchführbar ist, dass die Einbringung bzw. Einspritzung des flüssigen Fluids, insbesondere eine Wassereinspritzung, mit dem Dampfeinlass zeitlich zusammenfallen oder aber auch zeitversetzt erfolgen kann, so dass beide in die Maschine eingebrachten Komponenten zusammen ein für den jeweiligen Betriebspunkt thermodynamisches Optimum ergeben. So ist die Einspritzung bevorzugt nach einer Zeitfunktion, d. h. unabhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle, durchführbar. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das dampfförmig oder gasförmig zugeführte Fluid sowie das flüssig zugeführte Fluid über ein gemeinsames Zuführelement der Zuführeinrichtung im Wesentlichen im Bereich eines oberen Totpunktes in den Arbeitsraum einbringbar.Thus, the vapor or gaseous feedable fluid and the fluid can be fed to form the working fluid at the same time and / or time-shifted fed to the working fluid. It is particularly advantageous that the injection of the water regardless of the angle of rotation of the piston or the rotor shaft and independently of the supply of gaseous or vaporous fluid or the steam filling according to a selectable control function is feasible such that the introduction or injection of the liquid fluid , In particular, a water injection, coincident with the steam inlet in time or can also take place with a time delay, so that both components introduced into the machine together give a thermodynamic optimum for the respective operating point. Thus, injection is preferred after a time function, i. H. regardless of the speed of the output shaft, feasible. According to a further preferred embodiment of the present invention, the vapor or gaseous fluid supplied as well as the liquid supplied fluid via a common supply element of the feeder substantially in the region of a top dead center in the working space can be introduced.
Die Wandungsöffnung kann hierbei verschließbar ausgebildet sein, wobei auch denkbar ist, dass in dem Kanal eine Ventileinrichtung zum Begrenzen einer Fluidkommunikation ausgebildet ist. Bevorzugt schließen sich an die Wandungsöffnung oder den Kanal zum einen eine erste Unterzuführeinrichtung zum Zuführen des dampfförmigen bzw. gasförmigen Fluids und zum anderen eine zweite Unterzuführeinrichtung zum Zuführen des flüssigen Fluids an. Bevorzugt weist die Zuführeinrichtung oder die zweite Unterzuführeinrichtung einen Injektor zum Zuführen flüssiger Medien in die radiale Gehäuselauffläche im Bereich des oberen Totpunktes der Maschine auf.The wall opening may in this case be designed to be closable, wherein it is also conceivable that in the channel a valve device for limiting a fluid communication is formed. Preferably, close to the wall opening or the channel to a first sub-feeder for supplying the vaporous or gaseous fluid and on the other hand, a second sub-feed device for supplying the liquid fluid. The feed device or the second sub-feed device preferably has an injector for feeding liquid media into the radial housing running surface in the area of top dead center of the machine.
Besonders bevorzugt sind die Zuführeinrichtung und die Abführeinrichtung, d. h. der Dampfeinlass und/oder Flüssigkeitseinlass in der radialen Gehäuselauffläche der Maschine und der Auslass derart angeordnet, dass eine Kurzschlussströmung zwischen den beiden Einrichtungen, d. h. dem Einlass und dem Auslass, verhindert wird.Particularly preferably, the feed device and the discharge device, d. H. the steam inlet and / or liquid inlet in the radial housing run-surface of the machine and the outlet are arranged such that a short-circuit flow between the two devices, i. H. the inlet and the outlet, is prevented.
Dies ist vorteilhaft, da das Einspritzen des flüssigen Fluids mittels einer Zuführeinrichtung, insbesondere einem Kanal, erfolgt, durch die auch das dampfförmige bzw. gasförmige Fluid, insbesondere Dampf, in die Maschine geführt wird bzw. führbar ist. Eine Vielzahl verschiedener Zuführeinrichtungen bzw. Öffnungen oder Eintrittsstellen in den Arbeitsraums wird dadurch verhindert, wodurch weniger Bearbeitungsschritte bei der Herstellung der Vorrichtung erforderlich sind und eine vorteilhafte Steuerung der Zuführung des flüssigen Fluids ermöglich wird.This is advantageous since the injection of the liquid fluid is effected by means of a feed device, in particular a channel, through which the vaporous or gaseous fluid, in particular steam, is guided into the machine or can be guided. A variety of different feeders or openings or entry points in the working space is thereby prevented, whereby fewer processing steps in the manufacture of the device are required and an advantageous control of the supply of the liquid fluid is made possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verdampfer zum Bereitstellen des dampfförmigen oder gasförmigen Fluids durch Verdampfen eines in einem Speicher vorhaltbaren Ausgangsfluids vorgesehen und das flüssige Fluid ist durch Erhitzen des im Speicher vorhaltbaren Fluids und durch Druckbeaufschlagung des erhitzten Fluids bereitstellbar, wobei zum Erhitzen mindestens eine Heizeinrichtung und zur Druckbeaufschlagung mindestens ein Druckerzeuger vorgesehen sind. Bevorzugt wird das flüssige Fluid mit einem Druck kleiner 1500 bar und besonders bevorzugt mit einem Druck kleiner 1000 bar oder kleiner 750 bar oder kleiner 500 bar beaufschlagt.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided an evaporator for providing the vaporous or gaseous fluid by evaporating a starting fluid storable in a reservoir, and the liquid fluid is obtainable by heating the fluid storable in the reservoir and pressurizing the heated fluid, wherein for heating at least one heating device and at least one pressure generator are provided for pressurizing. The liquid fluid is preferably subjected to a pressure of less than 1500 bar and particularly preferably to a pressure of less than 1000 bar or less than 750 bar or less than 500 bar.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da zur Dampferzeugung oder als Heizeinrichtung beliebige Wärmequellen, wie z. B. Erdwärme, elektrische Heizeinrichtungen, Sonnenenergie, Abwärme oder durch Verbrennungsprozesse entstehende Wärme verwendet werde können. Die Vorrichtung kann somit vielfältig zur Energieumwandlung, sowie auch in der chemischen, bzw. pharmazeutischen Verfahrenstechnik eingesetzt werden.This embodiment is advantageous because the steam generation or as a heater any heat sources, such. As geothermal, electric heaters, solar energy, waste heat or heat generated by combustion processes can be used. The device can thus be widely used for energy conversion, as well as in chemical or pharmaceutical process engineering.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine erste Pumpeneinrichtung und eine zweite Pumpeneinrichtung zum Druckbeaufschlagen des flüssigen Fluid vorgesehen, wobei die erste Pumpeneinrichtung eine Speisepumpe ist, die ebenfalls den Dampferzeuger versorgt, und der Druckerzeuger als die zweit Pumpeneinrichtung ausgebildet ist.According to a further preferred embodiment of the present invention, a first pump means and a second pump means are provided for pressurizing the liquid fluid, wherein the first pump means is a feed pump, which also supplies the steam generator, and the pressure generator is designed as the second pump means.
Ein Druckaufbau für die Einbringung des flüssigen Fluids in den Arbeitsraum erfolgt somit bevorzugt zweistufig. Bevorzugt ist daher eine Leitungsverbindung ausgebildet, die den Speicher bzw. die Speichereinrichtung bzw. den gemeinsamen Fluidspeicher mit der Zuführeinrichtung verbindet und in deren Verlauf in Fluidtransportrichtung zunächst die erste Pumpeneinrichtung und dann die zweiten Pumpeneinrichtung angeordnet ist. Es ist hierbei denkbar, dass weitere Einrichtungen, wie z. B. weitere Pumpeneinrichtungen, Ventileinrichtungen, Temperierungseinrichtungen, insbesondere Heizeinrichtungen und/oder Kühleinrichtungen, Düsen, Kompressoren etc. in der Leitung vorgesehen sind bzw. mit der Leitung gekoppelt sind.A pressure build-up for the introduction of the liquid fluid into the working space is thus preferably in two stages. Preferably, therefore, a line connection is formed, which connects the memory or the memory device or the common fluid reservoir with the supply device and in the course in the fluid transport direction first the first pump device and then the second pump device is arranged. It is conceivable that other facilities, such. B. other pumping devices, valve devices, temperature control devices, in particular heaters and / or cooling devices, nozzles, compressors, etc. are provided in the line or are coupled to the line.
In anderen Worten erfolgt der Druckaufbau bevorzugt für die Heißwassereinspritzung derart zweistufig, dass das einzuspritzende Wasser nach der Speisepumpe bzw. Kesselspeisepumpe des Dampferzeugers entnommen und einer weiteren Pumpe zugeführt wird, die bevorzugt als Konstantdruckpumpe bevorzugt mit einer Bypass-Regelung arbeitet.In other words, the pressure build-up preferably takes place in such a two-stage manner for the hot water injection that the water to be injected is removed after the feed pump or boiler feed pump of the steam generator and fed to a further pump, which preferably operates as a constant-pressure pump with a bypass control.
Besonders bevorzugt ist zum Einbringen des flüssigen Fluids in den Arbeitsraum das flüssige Fluid mit einem Druck beaufschlagbar, der größer ist als der Druck des gasförmigen bzw. dampfförmigen Fluids.For introducing the liquid fluid into the working space, it is particularly preferable for the liquid fluid to be acted upon by a pressure which is greater than the pressure of the gaseous or vaporous fluid.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da das Einspritzen des heißen Wassers unter hohem Druck durch die zweite Pumpeneinrichtung, der bevorzugt eine Ventileinrichtung in einer Bypassschaltung nachgeschaltet ist, derart erfolgt, dass an der Heizeinrichtung besonderes bevorzugt stets ein konstanter Druck ansteht.This embodiment is advantageous since the injection of the hot water under high pressure through the second pump device, which is preferably followed by a valve device in a bypass circuit, takes place in such a way that a constant pressure is always applied to the heating device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bereitstellung des flüssigen Fluids und/oder der Bereitstellung des dampfförmigen Fluids vorgesehen.According to a further preferred embodiment of the present invention, a control device is provided for controlling the provision of the liquid fluid and / or the provision of the vaporous fluid.
Mittels der Steuereinrichtung ist bzw. sind insbesondere der Injektor, eine oder beide Pumpeneinrichtungen, der Dampferzeuger und/oder das Einlassorgan ansteuerbar. Ferner ist denkbar, dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, mittels der einer Bedienperson aktuelle, vergangene und/oder prognostizierte Zustände, insbesondere hinsichtlich der Drücke, der Temperaturen, der Drehmomente, des Flüssigkeitsstand etc. anzeigbar sind.By means of the control device is or are in particular the injector, one or both pump means, the steam generator and / or the inlet member controllable. Furthermore, it is conceivable that a display device is provided, by means of which an operator current, past and / or predicted conditions, in particular with regard to the pressures, temperatures, torques, the liquid level, etc. can be displayed.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Wassereinspritzung bevorzugt nach einer Steuerfunktion, in einem bestimmten Winkel zum oberen Totpunkt, aber auch unabhängig von der Maschinendrehzahl und unabhängig von der Füllung der Maschine mit Dampf bzw. Gas aus dem Dampferzeuger bewirkbar ist.This embodiment is advantageous because the water injection preferably after a Control function, at a certain angle to top dead center, but also independent of the engine speed and regardless of the filling of the machine with steam or gas from the steam generator is effected.
Diese Ausführungsform ist ferner vorteilhaft, da denkbar ist, dass die Vorrichtung bzw. das System auf Dampf aus dem Dampferzeuger verzichtet und mit „verlorenem Wasser” arbeitet, da aus vorangegangenen Arbeitsspielen noch Wrasen in den Arbeitsräumen ist. Demnach ist vorstellbar, dass eine Dampf bzw. Gaszuführung zu dem Arbeitsraum von dem im Arbeitsraum vorliegenden Zustand abhängig steuerbar ist. Hierzu sind bevorzugt Sensoreinrichtungen vorgesehen und/oder Steuerroutinen vorgebbar, die eine Ermittlung bzw. eine Berücksichtigung des Wrasens in dem Arbeitsraum indirekt und/oder direkt vorsehen.This embodiment is also advantageous, since it is conceivable that the device or the system dispensed with steam from the steam generator and works with "lost water" because of previous work cycles is still vapors in the workrooms. Accordingly, it is conceivable that a steam or gas supply to the working space is dependent on the condition present in the working space controllable. For this purpose, sensor devices are preferably provided and / or control routines can be predetermined which indirectly and / or directly provide for determining or taking into account the vapor in the working space.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit der Abführeinrichtung eine weitere Zuführeinrichtung zum Zuführen eines weiteren Fluids bzw. eines Zusatzfluids zum Arbeitsraum gekoppelt, wobei das Zusatzfluids eine Temperatur aufweist, die kleiner ist als die Temperatur des Arbeitsmediums.According to a further preferred embodiment of the present invention, a further feed device for supplying a further fluid or an additional fluid to the working space is coupled to the discharge device, wherein the additional fluid has a temperature which is lower than the temperature of the working medium.
Bevorzugt ist die Temperatur und/oder der Druck des Arbeitsmediums in einem Abschnitt des Arbeitsraum, in dem das Arbeitsmedium gegenüber einem anderen Abschnitt des Arbeitsraums entspannt ist, im Vergleich zu dem Zustand in dem anderen Abschnitt es Arbeitsraums bzw. dem Arbeitsabschnitt reduziert. Konkret ist daher bevorzugt zumindest ein weiterer Injektor an diesem Auslass angeordnet, der kaltes Wasser in den Kondensationsraum, insbesondere auf der Kolbenunterseite, einspritzt, wodurch bevorzugt die Erzeugung eines niedrigen Drucks, d. h. eine Druckabsenkung, bewirkbar ist.Preferably, the temperature and / or the pressure of the working medium is reduced in a portion of the working space in which the working medium is relaxed relative to another portion of the working space, compared to the state in the other portion of the working space or the working portion. Specifically, therefore, at least one further injector is preferably arranged at this outlet, which injects cold water into the condensation space, in particular on the underside of the piston, whereby the generation of a low pressure, i. H. a pressure reduction, is effected.
Es ist dabei denkbar, dass die weitere Zuführeinrichtung auch im Bereich der Abführeinrichtung anordenbar ist oder die Abführeinrichtung und die weitere Zuführeinrichtung räumlich voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die Abführeinrichtung und die weitere Zuführeinrichtung bevorzugt über einen den Arbeitsraum begrenzenden Wandungsteil mit dem Arbeitsraum gekoppelt sind. Besonders bevorzugt weisen die Abführeinrichtung und die Zuführeinrichtung zumindest abschnittsweise einen gemeinsamen Öffnungsabschnitt in der den Arbeitsraum begrenzenden Wandung, einen gemeinsamen Leitungsabschnitt und/oder einen gemeinsamen Gehäuseabschnitt auf.It is conceivable that the further feeding device can also be arranged in the region of the discharge device or the discharge device and the further supply device are spatially separated from one another, wherein the discharge device and the further supply device are preferably coupled to the working space via a wall part delimiting the working space. Particularly preferably, the discharge device and the supply device at least in sections a common opening portion in the wall bounding the working space, a common line section and / or a common housing section.
Bevorzugt erfolgt der Auslass des Kondensats bzw. des verbleibenden Wrasens (vapour, vapor) nach der Expansion durch eine radiale und/oder seitliche Öffnung, d. h. Abführeinrichtung, in der Gehäuselauffläche.Preferably, the outlet of the condensate or of the remaining vapor (vapor, vapor) takes place after expansion through a radial and / or lateral opening, d. H. Discharge device, in the housing contact surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das weitere Fluid ebenfalls aus dem Speicher entnehmbar und ist mittels mindestens einer Temperiereinrichtung vor der Zuführung zu dem Arbeitsraum temperierbar.In accordance with a further preferred embodiment of the present invention, the further fluid can likewise be removed from the reservoir and can be temperature-controlled by means of at least one tempering device before it is fed to the working space.
Die Temperiereinrichtung ist hierbei bevorzugt als reine Kühleinrichtung, reine Heizeinrichtung oder als kombinierte Kühl-/Heizeinrichtung ausgebildet. Es ist vorstellbar, dass genau eine solche Temperiereinrichtung oder eine Vielzahl identischer, teilweise identischer oder verschiedener Temperiereinrichtungen vorgesehen ist. Es ist hierbei ebenfalls denkbar, dass jegliche Temperiereinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet sein kann.In this case, the tempering device is preferably designed as a pure cooling device, a pure heating device or as a combined cooling / heating device. It is conceivable that exactly one such tempering device or a plurality of identical, partially identical or different tempering devices is provided. It is also conceivable here that any tempering device can be designed as a heat exchanger.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch die Zuführung des abgekühlten Arbeitsmediums zurück in den Arbeitsraum, insbesondere in den Bereich, in dem das Arbeitsmedium entspannt ist, eine Abkühlung des im Arbeitsraum bereits befindlichen Arbeitsmediums und infolge der Abkühlung eine weitere Druckabsenkung bewirkbar ist. Die Druckabsenkung bewirkt, dass in den durch den Kolben voneinander abgegrenzten Bereichen das Arbeitsfluid mit einem größeren Druckunterschied vorliegt. Das bedeutet, dass in dem Bereich, insbesondere einem ersten Arbeitsbereich, in den sich die Zuführeinrichtung erstreckt, ein größerer Druck herrscht bzw. erzeugbar ist als in dem Bereich, insbesondere einem zweiten Arbeitsbereich, des Arbeitsraums, in den sich die Abführeinrichtung erstreckt bzw. in dem sie ausgebildet ist und in dem das Arbeitsmedium entspannt bzw. zumindest teilweise entspannt ist.This embodiment is advantageous because by supplying the cooled working medium back into the working space, in particular in the area in which the working medium is relaxed, a cooling of the working medium already in the working space and as a result of the cooling, a further pressure reduction can be effected. The pressure reduction causes the working fluid to be present with a greater pressure difference in the areas delimited by the piston. This means that in the area, in particular a first working area, in which the feed device extends, a greater pressure prevails or can be generated than in the area, in particular a second working area, of the working space into which the discharge device extends or in it is formed and in which the working medium is relaxed or at least partially relaxed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das weitere Fluid dem Arbeitsraum kontinuierlich zuführbar. Bevorzugt weist das weitere Fluid dieselbe Zusammensetzung wie das Arbeitsfluid auf, liegt jedoch besonders bevorzugt zumindest vor Einbringung in den Arbeitsraum in flüssiger Form vor.According to a further preferred embodiment of the present invention, the further fluid is continuously supplied to the working space. Preferably, the further fluid has the same composition as the working fluid, but is particularly preferably present in liquid form at least prior to introduction into the working space.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine kontinuierliche Ansteuerung bzw. Bereitstellung des weiteren Fluids in den Arbeitsraum steuerungstechnisch einfach und somit aufwandsarm und sicher umsetzbar ist.This embodiment is advantageous since continuous control or provision of the further fluid in the working space is simple in terms of control technology and thus can be implemented with little effort and safely.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Arbeitsraum eine Trochoiden-Kontur auf.According to another preferred embodiment of the present invention, the working space has a trochoidal contour.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da Vorrichtungen zum Umwandeln von thermischer Energie in Bewegungsenergie, insbesondere Rotationskolbenmaschinen, mit einer derartig ausgebildeten Wandungskontur einen äußerst guten Wirkungsgrad ermöglichen.This embodiment is advantageous because devices for converting thermal energy into kinetic energy, in particular rotary piston machines, with such a trained Wall contour allow an extremely good efficiency.
Weiterhin ist denkbar, dass das dampfförmig oder gasförmige Wasser und das flüssige Wasser mittels verschiedener Zuführeinrichtungen dem Arbeitsraum zuführbar ist. Somit ist denkbar, dass mehrere Zuführeinrichtung, insbesondere mehrere Zuführeinrichtungen zum Zuführen jeweils des dampfförmigen Wassers und/oder des flüssigen Wassers, vorgesehen sind.Furthermore, it is conceivable that the vaporous or gaseous water and the liquid water can be supplied to the working space by means of different feed devices. Thus, it is conceivable that a plurality of feed devices, in particular a plurality of feed devices for supplying in each case the vaporous water and / or the liquid water, are provided.
Es handelt sich somit bei der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt um eine Rotationskolbenmaschinen der Untergruppe Kreiskolbenbauart mit einer Trochoiden-Kontur des Gehäuses, die Flashverdampfung mittels Wassereinspritzung gestatten, wobei die Kreiskolbenmaschine bevorzugt mit einer Heißwassereinspritzung in den Expansionsraum bzw. Arbeitsraum, die besonders bevorzugt über die radiale Gehäuselauffläche erfolgt, und mit einer weiter bevorzugten Kaltwassereindüsung in den Kondensationsraum bzw. in den zweiten Arbeitsbereich des Arbeitsraums hinein ausgestattet ist.It is thus in the present invention particularly preferably a rotary piston engines of the subgroup rotary piston design with a Trochoiden contour of the housing, the Flashverdampfung allow by means of water injection, the rotary engine preferably with a hot water injection into the expansion space or working space, particularly preferably via the radial Housing running surface, and is equipped with a further preferred Kaltwassereindüsung in the condensation chamber or in the second working area of the working space inside.
Die zuvor gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zum Umwandeln von thermischer Energie in Bewegungsenergie gemäß dem Gegenstand von Anspruch 10 gelöst.The above object is also achieved by a method of converting thermal energy into kinetic energy according to the subject-matter of
Dieses Verfahren umfasst zumindest die Schritte des Zuführen eines Arbeitsmediums, insbesondere mittels einer Zuführeinrichtung, in einen Arbeitsraum zum Bewegen eines darin angeordneten Kolbens, wobei das Arbeitsmedium teilweise aus einem dampfförmig zugeführten Fluid und teilweise aus einem flüssig zugeführten Fluid besteht, und des Abführens des Arbeitsmediums über eine Abführeinrichtung aus dem Arbeitsraum.This method comprises at least the steps of supplying a working medium, in particular by means of a feed, into a working space for moving a piston arranged therein, wherein the working medium consists partly of a vapor-supplied fluid and partly of a liquid-fed fluid, and of the discharge of the working medium a discharge from the work space.
Die beiden das Arbeitsmedium bildenden Bestandteile, nämlich das dampfförmige bzw. gasförmige Fluid und das flüssige Fluid, werden besonders bevorzugt durch eine gemeinsame Zuführeinrichtung, insbesondere einen gemeinsamen Zuführkanal, eine gemeinsame Zuführöffnung bzw. mehrere gemeinsame Zuführöffnungen etc., dem Arbeitsraum zugeführt.The two components forming the working medium, namely the vaporous or gaseous fluid and the liquid fluid, are particularly preferably supplied to the working space by a common feed device, in particular a common feed channel, a common feed opening or a plurality of common feed openings, etc.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass die Gegenstände der Druckschriften
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Figur erläutert, in welcher beispielhaft eine Vorrichtung zum Umwandeln von thermischer Energie in Bewegungsenergie bzw. deren Bauteile dargestellt sind. Bauteile der Vorrichtung zum Umwandeln von thermischer Energie in Bewegungsenergie, welche in der Figur wenigsten im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein.Further advantages, objects and features of the present invention are explained with reference to the following description of the appended FIGURE, in which an example of an apparatus for converting thermal energy into kinetic energy or its components is shown. Components of the device for converting thermal energy into kinetic energy, which in the figure at least substantially coincide with regard to their function, can hereby be identified by the same reference symbols.
Das Einspritzen des heißen Wassers unter hohem Druck wird durch die zweite Pumpeneinrichtung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
Der Erhitzer
Zur Unterstützung der Expansion wird in den unterhalb des Kolbens
Das auf der Kolbenunterseite bzw. im zweiten Arbeitsbereich
Aus dem Sammeltank
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Maschinemachine
- 22
- Kolbenpiston
- 33
- Abtriebswelleoutput shaft
- 44
- Druckpumpepressure pump
- 55
- Abregelventilregulating valve
- 66
- Erhitzerheaters
- 77
- Injektorinjector
- 88th
- Einlassorganinlet element
- 99
- Kanal für den MedieneinlassChannel for the media inlet
- 1010
- Dampferzeugersteam generator
- 1111
- Speisepumpefeed pump
- 1212
- Sammeltankcollection tank
- 1313
- Medienauslassmedia outlet
- 1414
- Kondensatleitungcondensate line
- 1515
- Kaltwasser-InjektorCold water injector
- 1616
- Kaltwasser-PumpeCold water pump
- 1717
- Wasserkühlerwater cooler
- 1818
- Steuereinheitcontrol unit
- 100100
- Vorrichtungcontraption
- 110110
- Zuführeinrichtungfeeding
- 120120
- Arbeitsraumworking space
- 121121
- Erster ArbeitsbereichFirst work area
- 122122
- Zweiter ArbeitsbereichSecond work area
- 130130
- Bypassschaltungbypass circuit
- 140140
- Abführeinrichtungremoval device
- 150150
- Speichereinrichtungmemory device
- 160160
- Heizeinrichtungheater
- 170170
- DruckerzeugungseinrichtungPressure generator
- 180180
- Erste PumpeneinrichtungFirst pump device
- 190190
- Zweite PumpeneinrichtungSecond pump device
- 200200
- Weitere ZuführeinrichtungFurther feeder
- 210210
- Temperiereinrichtungtempering
- OTOT
- Oberer TotpunktTop Dead Center
- UTUT
- Unterer TotpunktBottom dead center
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1954916 B1 [0003] EP 1954916 B1 [0003]
- WO 2008/065017 A1 [0040] WO 2008/065017 A1 [0040]
- EP 2007/062488 [0040] EP 2007/062488 [0040]
- WO 2012/035091 A2 [0040] WO 2012/035091 A2 [0040]
- EP 2011/065985 [0040] EP 2011/065985 [0040]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |