DE102015013896B3 - Low-temperature thermal power plant - Google Patents

Low-temperature thermal power plant Download PDF

Info

Publication number
DE102015013896B3
DE102015013896B3 DE102015013896.0A DE102015013896A DE102015013896B3 DE 102015013896 B3 DE102015013896 B3 DE 102015013896B3 DE 102015013896 A DE102015013896 A DE 102015013896A DE 102015013896 B3 DE102015013896 B3 DE 102015013896B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
unit
piston
cylinder
low
crankshaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102015013896.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Hörschelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JuB-Creative Product GmbH
Original Assignee
JuB-Creative Product GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JuB-Creative Product GmbH filed Critical JuB-Creative Product GmbH
Priority to DE102015013896.0A priority Critical patent/DE102015013896B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102015013896B3 publication Critical patent/DE102015013896B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/34Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
    • F01K7/36Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating the engines being of positive-displacement type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/10Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating characterised by the engine exhaust pressure

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Niedertemperaturwärmekraftanlage, aufweisend eine Verdampfereinheit (1) mit einem Verdampfungswärmetauscher, welchem mittels Heizwasser Wärme zuführbar ist, wobei mittels der Verdampfereinheit (1) Wasser verdampfbar und ein Frischdampf bereitstellbar ist, und aufweisend eine einfach wirkende Kolben-/Zylindereinheit (2) mit einem Zylinderkopf (2.1), einem Zylinder (2.2), einem Kolben (2.3) und einer Kurbelwelle (2.4), wobei über den Zylinderkopf (2.1) der Frischdampf in den Zylinder (2.2) einleitbar ist und wobei der Kolben (2.3) axial beweglich in dem Zylinder (2.2) aufgenommen ist und wobei eine axiale Bewegung des Kolbens (2.3) durch eine Expansion des Frischdampfes in dem Zylinder (2.2) bereitgestellt wird und wobei die Kurbelwelle (2.4) in einem Kurbelgehäuse (2.5) aufgenommen und mit dem Kolben (2.3) verbunden sowie dazu in der Lage ist, die axiale Bewegung des Kolbens (2.3) in eine Rotationsbewegung umzusetzen und wobei die Kurbelwelle (2.4) mit einer Arbeitsmaschine (3) verbindbar ist, mittels welcher aus der Rotationsbewegung der Kurbelwelle (2.4) elektrische Energie erzeugbar ist, sowie aufweisend eine Kondensatoreinheit (4) mit einem Kondensationswärmetauscher, aus welchem mittels Kühlwasser Wärme abführbar ist, wobei die Kondensatoreinheit (4) mit der Kolben-/Zylindereinheit (2) verbunden und dazu in der Lage ist, einen aus der Kolben-/Zylindereinheit (2) freigegebenen Abdampf zu Wasser zu kondensieren, und aufweisend eine Förderpumpeneinheit (5), mit welcher das kondensierte Wasser aus der Kondensatoreinheit (4) entnehmbar und der Verdampfereinheit (1) zuführbar ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturwärmekraftanlage eine Vakuumpumpeneinheit (6) aufweist, mit welcher die Verdampfereinheit (1), die Kolben-/Zylindereinheit (2), die Kondensatoreinheit (4) und die Förderpumpeneinheit (5) mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind.The invention relates to a low-temperature thermal power plant, comprising an evaporator unit (1) with an evaporating heat exchanger to which heat can be supplied by means of heating water, wherein water can be evaporated by means of the evaporator unit (1) and a live steam can be provided, and has a single-acting piston / cylinder unit (2). with a cylinder head (2.1), a cylinder (2.2), a piston (2.3) and a crankshaft (2.4), via the cylinder head (2.1) the live steam in the cylinder (2.2) can be introduced and wherein the piston (2.3) axially is movably received in the cylinder (2.2) and wherein an axial movement of the piston (2.3) by an expansion of the live steam in the cylinder (2.2) is provided and wherein the crankshaft (2.4) in a crankcase (2.5) and recorded with the piston (2.3) connected and is able to convert the axial movement of the piston (2.3) in a rotational movement and wherein the crankshaft (2.4) with a work machine (3) is connectable, by means of which from the rotational movement of the crankshaft (2.4) electrical energy can be generated, and comprising a condenser unit (4) with a condensation heat exchanger, from which by means of cooling water heat can be dissipated, the condenser unit (4) with the Piston / cylinder unit (2) connected and is capable of condensing a from the piston / cylinder unit (2) released Abdampf to water, and comprising a feed pump unit (5), with which the condensed water from the condenser unit (4 ) and the evaporator unit (1) can be fed. It is characterized in that the low-temperature heat engine has a vacuum pump unit (6), with which the evaporator unit (1), the piston / cylinder unit (2), the condenser unit (4) and the feed pump unit (5) can be acted upon by a negative pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Niedertemperaturwärmekraftanlage zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie unter den Bedingungen einer Wärmequelle mit niedriger Termperatur sowie einem geringen Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke.The invention relates to a low-temperature thermal power plant for converting thermal energy into mechanical energy under the conditions of a heat source with a low temperature and a low temperature gradient between the heat source and the heat sink.

Nach dem Stand der Technik sind Wärmekraftmaschinen zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie in unterschiedlichen Ausbildungen bekannt. Insbesondere sind nach dem Stand der Technik Lösungen wasserbasierter Dampfkraftprozesse bekannt, bei denen die thermische Energie durch äußere Verbrennung bewirkt wird. Derartige wasserbasierte Lösungen arbeiten mit hohen Temperaturen und hohen Drücken, was den Nachteil notwendiger erheblicher sicherheitstechnischer Aufwendungen bedingt. Zum zweiten sind systembedingt für die Bereitstellung der Verdampfung und der hohen Drücke die hohen Temperaturen erforderlich, wodurch der Nachteil besteht, dass niedertemperaturige Heizquellen wie beispielweise aus der Geothermie oder Solarthermie oder vielen Wärmequellen aus betrieblicher Prozessabwärme praktisch nicht anwendbar sind.According to the state of the art, heat engines are known for converting thermal energy into mechanical energy in various configurations. In particular, according to the prior art solutions of water-based steam power processes are known in which the thermal energy is caused by external combustion. Such water-based solutions operate at high temperatures and high pressures, which causes the disadvantage of necessary significant safety expenses. Secondly, due to the system, the high temperatures are required for providing the evaporation and the high pressures, which has the disadvantage that low-temperature heat sources such as geothermal or solar thermal or many heat sources from operational process waste heat are practically not applicable.

Ein Lösungsansatz zur Nutzung niedertemperaturiger Heizquellen besteht nach dem Stand der Technik durch ORC-Lösungen, bei denen die niedrige Verdampfungstemperatur bestimmter organischer Verbindungen genutzt wird. Der Nachteil besteht hier insbesondere in den sicherheitstechnischen Aufwendungen, die sich aus der möglichen Gefährdung durch die organischen Verbindungen, insbesondere durch Kontamination und Brennbarkeit, ergeben.One approach to using low temperature heat sources is the art of using ORC solutions that utilize the low evaporation temperature of certain organic compounds. The disadvantage here consists in particular in the safety-related expenses arising from the possible risk posed by the organic compounds, in particular by contamination and flammability.

Die Druckschrift DE 10 2008 013 673 B3 beschreibt eine Kolbendampfmaschine für einen solar betriebenen Rankine-Kreislauf. Die Antriebsenergie der Kolbendampfmaschine wird hierbei aus solar erzeugtem Dampf gewonnen. Die beschriebene Maschine besteht aus zumindest drei Zylindern, denen jeweils ein Kolben zugeordnet ist. Die Kolben sind durch Pleuelstangen mit einer Kurbelwelle verbunden, wobei mittels Öffnungen in der Kurbelwelle abwechselnd die Zylinder über Einlasskanäle mit einem Einlass und über Auslasskanäle mit einem Auslass verbunden werden. Die Bewegung der Kolben und die sich ergebende Drehung der Kurbelwelle bewirkt, dass jeder Zylinder bei einem Umlauf einmal mit dem Einlass und einmal mit dem Auslass verbunden wird.The publication DE 10 2008 013 673 B3 describes a piston steam engine for a solar powered Rankine cycle. The drive energy of the piston steam engine is obtained from solar generated steam. The machine described consists of at least three cylinders, each associated with a piston. The pistons are connected by connecting rods to a crankshaft, wherein by means of openings in the crankshaft, the cylinders are alternately connected via inlet channels to an inlet and via outlet channels to an outlet. The movement of the pistons and the resulting rotation of the crankshaft causes each cylinder to be connected once to the inlet and once to the outlet in one revolution.

Des Weiteren wird in der Druckschrift DE 10 2004 041 669 A1 eine Warmwasser-Heizungsanlage mit einer einen Wärmetauscher aufweisenden Feuerungsstelle offenbart. Der Wärmetauscher ist hierbei als Dampf-Erzeuger ausgebildet, an dessen Dampfausgang sich eine mit Dampf betriebene Kraftmaschine anschließt. Deren Abdampfausgang ist an einen weiteren Wärmetauscher zur Kondensation des Abdampfes angeschlossen, wobei der Abdampf zur Wärmeabgabe an einen Warmwasserkreislauf dient. Aus einem mit dem Wärmetauscher verbundenen Kondensatsammler wird das Kondensat letztlich über eine Rückführleitung dem Dampferzeuger erneut zugeführt.Furthermore, in the document DE 10 2004 041 669 A1 discloses a hot water heating system with a heat exchanger having a Feuerungsstelle. The heat exchanger is designed here as a steam generator, connected to the steam outlet, a steam-powered engine. Their exhaust steam outlet is connected to a further heat exchanger for condensing the exhaust steam, wherein the exhaust steam is used for heat dissipation to a hot water circuit. From a condensate collector connected to the heat exchanger, the condensate is finally fed back to the steam generator via a return line.

Ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie sind zudem auch aus der Druckschrift DE 27 31 959 A1 bekannt. Es wird eine Niederdruck-Dampfmaschine im geschlossenen Kreislauf mit einer Dampfturbine, einem Kondensator, einer Pumpe sowie einem Verdampfer beschrieben. Dem Verdampfer ist ein erster Wärmetauscher zur Aufnahme der nicht direkt verwertbaren Energie einer Wärmequelle zugeordnet, während dem Kondensator ein weiterer Wärmetauscher zur Zuführung der Wärmeenergie zu einem Heizsystem zugeordnet ist.A method and an arrangement for the recovery of heat energy are also from the document DE 27 31 959 A1 known. It describes a low-pressure steam engine in a closed circuit with a steam turbine, a condenser, a pump and an evaporator. The evaporator is associated with a first heat exchanger for receiving the energy which can not be used directly to a heat source, while the condenser is associated with a further heat exchanger for supplying the heat energy to a heating system.

Eine gattungsgemäße Kolbendampfmaschine wird auch in der US 2009/0 100 832 A1 beschrieben. Kennzeichnend hierbei ist, dass das Arbeitsmedium in flüssiger Form in die Arbeitskammer eines Zylinders zu einem Zeitpunkt nahe des Oberen Totpunkts des Kolbens eingeleitet wird.A generic piston steam engine is also in the US 2009/0 100 832 A1 described. Characteristic here is that the working fluid is introduced in liquid form into the working chamber of a cylinder at a time near the top dead center of the piston.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bildet es, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik eine Vorrichtung zur Umformung thermischer Energie in mechanische Energie bereitzustellen, welche Wärmequellen geringer Temperatur bei gleichzeitig geringer Temperaturdifferenz zur Wärmesenke nutzen kann, welche eine hohe Betriebssicherheit aufweist und sicherheitstechnisch einfach aufgebaut ist.The object of the present invention is to provide overcoming the disadvantages of the prior art, a device for converting thermal energy into mechanical energy, which heat sources low temperature with low temperature difference can use the heat sink, which has a high reliability and safety is simple ,

Die Aufgabe wird durch eine Niedertemperaturwärmekraftanlage mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by a low temperature heat engine with the features listed in claim 1. Preferred developments emerge from the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage weist eine Verdampfereinheit, eine Kolben-/Zylindereinheit, eine Kondensatoreinheit sowie eine Förderpumpeneinheit auf. Die Verdampfereinheit, die Kolben-/Zylindereinheit, die Kondensatoreinheit und die Förderpumpeneinheit werden zusammengefasst nachfolgend auch als druckführende Einheiten bezeichnet.A low temperature heat engine according to the invention comprises an evaporator unit, a piston / cylinder unit, a condenser unit and a feed pump unit. The evaporator unit, the piston / cylinder unit, the condenser unit and the feed pump unit are summarized below also referred to as pressure-carrying units.

Die Verdampfereinheit ist erfindungsgemäß dazu in der Lage, Wasser als Energieträger für die Niedertemperaturwärmekraftanlage zu verdampfen und einen dementsprechenden Frischdampft bereitzustellen. Hierzu weist die Verdampfereinheit vorliegend einen Verdampfungswärmetauscher auf, welchem mittels Heizwasser Wärme zuführbar ist und mit welchem mittels Wärmeübergang von dem Heizwasser in das Wasser dessen Verdampfen bereitgestellt und der Frischdampf erzeugt wird. Das Heizwasser wird hierbei vorzugsweise aus einem Heizwasservorlauf eines Heizkessels einer Gebäudeheizungsanlage bereitgestellt.The evaporator unit according to the invention is able to evaporate water as an energy source for the low-temperature thermal power plant and to provide a corresponding live steam. For this purpose, the evaporator unit in the present case has an evaporation heat exchanger to which heat can be supplied by means of heating water and with which the evaporation of heat from the heating water into the water is provided and the live steam is generated. The heating water is preferably provided from a Heizwasservorlauf a boiler of a building heating system.

Der Verdampfungswärmetauscher ist vorzugsweise als Plattenwärmetauscher ausgebildet, wodurch eine hohe Effekivität eines Wärmeübergangs innerhalb des Verdampfungswärmetauschers sowie zu dem zu verdampfenden Wasser ermöglicht wird. Die hohe Effektivität begründet sich hierbei insbesondere auf den hohen Wärmeübergang zwischen dem in dem Plattenwärmetauscher strömenden Heizwasser und dem zu erhitzenden Wasser, der durch eine große wirksame innere und äußere Oberfläche des Plattenwärmetauschers und die Strömungsverhältnisse im Inneren des Plattenwärmetauschers erreicht wird. Zudem kann die Verdampfereinheit einen Dampfabscheider zur Abtrennung von anfallendem Kondensat oder Flüssigkeitspartikeln aus dem Frischdampf aufweisen. Ein solcher optionaler Dampfabscheider ist somit Teil einer druckführenden Einheit.The evaporation heat exchanger is preferably designed as a plate heat exchanger, whereby a high Effekivität a heat transfer within the evaporative heat exchanger and to the water to be evaporated is made possible. The high efficiency is due in particular to the high heat transfer between the heating water flowing in the plate heat exchanger and the water to be heated, which is achieved by a large effective inner and outer surface of the plate heat exchanger and the flow conditions in the interior of the plate heat exchanger. In addition, the evaporator unit may have a vapor separator for separating accumulating condensate or liquid particles from the live steam. Such an optional vapor separator is thus part of a pressurized unit.

Die Verdampfereinheit ist mit der Kolben-/Zylindereinheit verbunden, wobei der Frischdampf durch die Verdampfereinheit an die Kolben-/Zylindereinheit abgebbar bereitgestellt wird. Die Zuführung des Frischdampfes zu der Kolben-/Zylindereinheit erfolgt vorzugsweise durch einen herausgebildeten Dampfstrom und aufgrund der in dem Frischdampf gespeicherten Verdampfungswärme.The evaporator unit is connected to the piston / cylinder unit, wherein the live steam is provided releasably by the evaporator unit to the piston / cylinder unit. The supply of the live steam to the piston / cylinder unit is preferably carried out by a vapor stream formed and due to the heat of vaporization stored in the live steam.

Die Kolben-/Zylindereinheit ist erfindungsgemäß als einfach wirkende Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet und weist vorliegend einen Zylinderkopf, einen Zylinder, einen Kolben sowie eine Kurbelwelle auf, wobei der Kolben axial beweglich in dem Zylinder angeordnet und mit der Kurbelwelle verbunden ist.The piston / cylinder unit according to the invention is designed as a single-acting piston / cylinder unit and in this case has a cylinder head, a cylinder, a piston and a crankshaft, wherein the piston is arranged axially movable in the cylinder and connected to the crankshaft.

Mittels des Zylinderkopfes ist hierbei der durch die Verdampfereinheit bereitgestellte Frischdampf in den Zylinder einleitbar.By means of the cylinder head, the live steam provided by the evaporator unit can be introduced into the cylinder.

Kolben und Zylinder bestehen beispielsweise aus Aluminium, wobei der Kolben zur Erhöhung der Oberflächenhärte zusätzlich eine Eloxierung im Mantelbereich und der Zylinder eine Beschichtung aus Nickel aufweisen kann. Insbesondere zur Reduzierung bewegter Massenanteile kann der Kolben auch aus Graphit oder Kunststoff bestehen.Pistons and cylinders are made of aluminum, for example, with the piston additionally having an anodization in the jacket area to increase the surface hardness and the cylinder having a coating of nickel. In particular, to reduce moving mass fractions, the piston may also consist of graphite or plastic.

Die axiale Bewegung des Kolbens wird erfindungsgemäß durch eine Expansion des Frischdampfes in dem Zylinder bewirkt. Hierbei nutzt die Niedertemperaturwärmekraftanlage die Eigenschaft des Frischdampfes, dass dieser bei entsprechend geringen Umgebungsdrücken eine sehr hohe Volumenänderungsarbeit bewirken und auf diese Weise ein, für die Bewegung des Kolbens erforderliches, Expansionsvolumen bereitstellen kann.The axial movement of the piston is effected according to the invention by an expansion of the live steam in the cylinder. In this case, the low-temperature thermal power plant utilizes the property of the live steam that, given correspondingly low ambient pressures, it can cause a very high volume change work and in this way can provide an expansion volume required for the movement of the piston.

Die in dem Frischdampf eingespeicherte Energie sorgt vorliegend für eine stabile Bereitstellung der axialen Bewegung des Kolbens und somit des Arbeitsbereichs der Niedertemperaturwärmekraftanlage.The stored energy in the live steam in the present case provides for a stable provision of the axial movement of the piston and thus of the working range of the low-temperature thermal power plant.

Die einfach wirkende Ausbildung der Kolben-/Zylindereinheit begünstigt es, dass deren Arbeitsraum heiß gehalten werden kann und somit in diesem nur ein sehr geringer Teil des Frischdampfes während der Expansion kondensiert. Durch den auf diese Weise stark reduzierten Wasseranteil des Frischdampfes sinkt zum einen der strömungstechnische und mechanische Widerstand in dem Arbeitsraum. Zum anderen erfolgt in diesem Bereich nur eine geringe Wärmeabgabe des Frischdampfes an die Kolben- und die Zylinderwand, wodurch dem Frischdampf nur wenig Energie entzogen wird und durch diesen entsprechend viel Arbeit verrichtet werden kann. Umgekehrt kann sogar gemäß einer später noch näher beschriebenen vorteilhaften Weiterbildung durch eine Zylinderkopfheizung dem Frischdampf während der Expansion Wärme zugeführt werden. Nach der Expansion liegt der Frischdampf vorliegend als Abdampf vor, welcher über einen Abdampfauslass, beispielsweise in Form eines Auslassschlitzes innerhalb des Zylinders, welcher von dem Kolben in seinem oberen Totpunkt überfahren wird, aus der Kolben-/Zylindereinheit ausgelassen wird.The single-acting design of the piston / cylinder unit favors that their working space can be kept hot and thus condenses in this only a very small part of the live steam during expansion. Due to the greatly reduced in this way water content of the live steam drops on the one hand, the fluidic and mechanical resistance in the working space. On the other hand, in this area, only a small heat emission of the live steam to the piston and the cylinder wall, whereby the live steam is extracted only little energy and can be done by this correspondingly much work. Conversely, even in accordance with an advantageous further development described in more detail later, heat can be supplied to the live steam during the expansion by means of a cylinder-head heater. After expansion, the live steam is present in the form of exhaust steam, which is discharged from the piston / cylinder unit via an exhaust steam outlet, for example in the form of an outlet slot inside the cylinder, which is run over by the piston in its top dead center.

Die durch die Expansion des Frischdampfes bewirkte axiale Bewegung des Kolbens wird erfindungsgemäß von diesem auf die Kurbelwelle übertragen und dabei in eine Rotationsbewegung umgesetzt. Die Kurbelwelle ist vorliegend mit einer Arbeitsmaschine verbindbar, mit welcher aus der Rotationsbewegung die gewünschte elektrische Energie bereitstellbar ist. Die Arbeitsmaschine wird hierbei insbesondere durch einen Generator gebildet.The axial movement of the piston caused by the expansion of the live steam is transferred from the latter to the crankshaft and thereby converted into a rotational movement. In the present case, the crankshaft can be connected to a work machine with which the rotational movement can be achieved desired electrical energy can be provided. The work machine is in this case formed in particular by a generator.

Zudem ist die Kurbelwelle in einem Kurbelgehäuse aufgenommen, welches derart ausgebildet ist, dass ein großer Teil des Abdampfes, welcher nicht über den Dampfauslassschlitz aus dem Zylinder abgeführt werden kann, bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens in das Kurbelgehäuse strömt. Hierzu ist dem Kolben vorzugsweise ein Kolbenventil zugeordnet, über welches der Teil des Abdampfes in das Kurbelgehäuse ablassbar ist. Um in dem Kurbelgehäuse eine möglichst rasche Kondensation des Teils des Abdampfes zu erreichen, weist dieses vorzugsweise eine Kühlung auf, welche beispielsweise von einem Kaltwasservorlauf gespeist wird, bei welchem es sich um einen Heizungsrücklauf der Gebäudeheizung handelt. Das so aus dem Teil des Abdampfes gebildete Kondensat kann anschließend über einen zugeordneten Kondensatbehälter der Verdampfereinheit wieder zugeführt werden.In addition, the crankshaft is housed in a crankcase, which is designed such that a large part of the exhaust steam, which can not be discharged via the Dampfauslassschlitz from the cylinder flows in an upward movement of the piston in the crankcase. For this purpose, the piston is preferably associated with a piston valve, via which the part of the exhaust steam can be discharged into the crankcase. To achieve the fastest possible condensation of the part of the exhaust steam in the crankcase, this preferably has a cooling, which is fed for example by a cold water supply, which is a heating return of the building heating. The condensate thus formed from the part of the exhaust steam can then be fed back to the evaporator unit via an associated condensate tank.

Die Kolben-/Zylindereinheit ist zudem erfindungsgemäß mit der Kondensatoreinheit derart verbunden, dass der Großteil des Abdampfes, nachfolgend nur als Abdampf bezeichnet, mittels Verdrängung durch den Kolben aus dem Zylinder in die Kondensatoreinheit abführbar ist.The piston / cylinder unit is also according to the invention connected to the condenser unit such that the majority of the exhaust steam, hereinafter referred to only as Abdampf, can be discharged by means of displacement by the piston from the cylinder into the condenser unit.

Die Kondensatoreinheit weist vorliegend einen Kondensationswärmetauscher auf, aus welchem mittels Kühlwasser Wärme abführbar ist. Das Kühlwasser wird hierbei durch einen Kaltwasservorlauf bereitgestellt, bei dem es sich vorzugsweise um einen Heizungsrücklauf einer Gebäudeheizung handelt. Der Kondensationswärmetauscher ist vorzugsweise ebenfalls als Plattenwärmetauscher ausgebildet und ermöglicht durch das Kühlwasser eine Kondensierung des Abdampfes zu Wasser, welches anschließend ebenfalls der Verdampfereinheit wieder zugeführt werden kann. Gleichzeitig wird die in dem Abdampf eingespeicherte Energie während der Kondensation als Kondensationswärme freigesetzt und kann in thermischer Form beispielsweise einer Gebäudeheizung nahezu verlustlos zugeführt werden.The condenser unit has in the present case a condensation heat exchanger, from which heat can be dissipated by means of cooling water. The cooling water is provided here by a cold water supply, which is preferably a heating return of a building heating. The condensation heat exchanger is preferably also designed as a plate heat exchanger and allows through the cooling water, a condensation of the exhaust steam to water, which can then also be supplied to the evaporator unit again. At the same time, the energy stored in the exhaust steam is released during the condensation as heat of condensation and can be supplied in thermal form, for example, a building heating almost lossless.

Die Förderung des kondensierten Wassers von der Kondensatoreinheit zurück zur Verdampfereinheit sowie die Förderung des Teils des Abdampfes aus dem Kurbelgehäuse werden erfindungsgemäß durch die Förderpumpeneinheit bereitgestellt.The promotion of the condensed water from the condenser unit back to the evaporator unit as well as the promotion of the part of the exhaust steam from the crankcase are provided according to the invention by the feed pump unit.

Die Förderpumpeneinheit weist hierzu als wesentliche Komponente vorzugsweise eine Speisepumpe auf, welche an die Kurbelwelle der Kolben-/Zylindereinheit angekoppelt ist. Die Speisepumpe kann hierbei beispielsweise als Ein- oder Mehrkolbenpumpe ausgebildet sein, welche zur Vermeidung einer unerwünschten Dampfbildung in deren Ansaugbereich gekühlt wird.For this purpose, the feed pump unit has, as an essential component, preferably a feed pump, which is coupled to the crankshaft of the piston / cylinder unit. The feed pump may in this case be designed, for example, as a single-piston or multi-piston pump, which is cooled to avoid undesirable vapor formation in its intake region.

Die Niedertemperaturwärmekraftanlage zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass diese eine Vakuumpumpeneinheit aufweist, mittels welcher die Verdampfereinheit, die Kolben-/Zylindereinheit, die Kondensatoreinheit und die Förderpumpeneinheit evakuierbar und somit mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind. Unter einem Unterdruck wird in diesem Zusammenhang ein Druck unterhalb des Atmosphärendrucks gemäß nachfolgender näherer Definition verstanden.The low-temperature thermal power plant according to the invention is characterized in that it comprises a vacuum pump unit, by means of which the evaporator unit, the piston / cylinder unit, the condenser unit and the feed pump unit can be evacuated and thus subjected to a negative pressure. Under a negative pressure is understood in this context, a pressure below the atmospheric pressure according to the following definition.

Als Unterdruck wird im Frischdampf ein Druck (absolut) von 0,12 bar bis 0,95 bar und im Abdampf ein Druck (absolut) von 0,01 bar bis 0,47 bar verstanden. (Der Unterdruck in der Förderpumpeneinheit und des Kondensats entspricht unter Vernachlässig von Druckverlusten durch Strömung auf der Saugseite dem Druck im Abdampf und auf der Pumpseite dem Druck im Frischdampf.) Hierbei liegt im Frischdampf eine Temperatur von 50 Grad Celsius bis 98 Grad Celsius und im Abdampf eine Temperatur von 10 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius vor. Dabei werden die Drücke innerhalb der genannten Bereiche so eingestellt, dass ein Durckgefälle zwischen der Frischdampfseite und der Abdampfseite vorliegt, damit der Dampf durch Expansion mechanische Arbeit verrichten kann. Die erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage wird innerhalb der angegebenen Bereiche bei solchen Wertepaaren betrieben, wie sie durch das physikalische Verhältnis von Druck und Verdampfungstemperatur bedingt sind.The negative pressure in the live steam is understood to mean a pressure (absolute) of 0.12 bar to 0.95 bar and in the exhaust steam a pressure (absolute) of 0.01 bar to 0.47 bar. (The negative pressure in the feed pump unit and the condensate corresponds neglecting pressure drops due to flow on the suction side to the pressure in the exhaust steam and on the pump side to the pressure in live steam.) Here, the live steam is a temperature of 50 degrees Celsius to 98 degrees Celsius and in the exhaust steam a temperature of 10 degrees Celsius to 80 degrees Celsius. The pressures within the said ranges are adjusted so that there is a pressure gradient between the main steam side and the exhaust steam side, so that the steam can perform mechanical work by expansion. The low temperature heat engine according to the invention is operated within the specified ranges in such value pairs, as they are caused by the physical ratio of pressure and evaporation temperature.

Bevorzugt liegen beispielsweise folgende Arbeitsbereiche vor: Beispiel 1: Frischdampf: Druck (absolut): 0,55 bar, Temperatur: 85 Grad Celsius, (bei Heizwassertemperatur: 90 Grad Celsius) Abdampf: Druck (absolut): 0,1 bar, Temperatur 45 Grad Celsius (bei Kühlwassertemperatur 40 Grad Celsius) Beispiel 2: Frischdampf: Druck (absolut): 0,65 bar, Temperatur: 90 Grad Celsius, (bei Heizwassertemperatur: 95 Grad Celsius) Abdampf: Druck (absolut): 0,15 bar, Temperatur 50 Grad Celsius (bei Kühlwassertemperatur 45 Grad Celsius) Beispiel 3: Frischdampf: Druck (absolut): 0,30 bar, Temperatur: 74 Grad Celsius, (bei Heizwassertemperatur: 78 Grad Celsius) Abdampf: Druck (absolut): 0,08 bar, Temperatur 40 Grad Celsius (bei Kühlwassertemperatur 35 Grad Celsius) For example, the following workspaces are preferably present: Example 1 Live steam: Pressure (absolute): 0.55 bar, temperature: 85 degrees Celsius, (at heating water temperature: 90 degrees Celsius) exhaust steam: Pressure (absolute): 0.1 bar, temperature 45 degrees Celsius (at cooling water temperature 40 degrees Celsius) Example 2: Live steam: Pressure (absolute): 0.65 bar, temperature: 90 degrees Celsius, (at heating water temperature: 95 degrees Celsius) exhaust steam: Pressure (absolute): 0.15 bar, temperature 50 degrees Celsius (at cooling water temperature 45 degrees Celsius) Example 3: Live steam: Pressure (absolute): 0.30 bar, temperature: 74 degrees Celsius, (at heating water temperature: 78 degrees Celsius) exhaust steam: Pressure (absolute): 0.08 bar, temperature 40 degrees Celsius (at cooling water temperature 35 degrees Celsius)

Als möglicher erfindungsgemäßer Arbeitsbereich wird aber auch folgendes Beispiel angesehen: Beispiel 4: Frischdampf: Druck (absolut): 0,30 bar, Temperatur: 74 Grad Celsius, (bei Heizwassertemperatur: 78 Grad Celsius) Abdampf: Druck (absolut): 0,15 bar, Temperatur 50 Grad Celsius (bei Kühlwassertemperatur 45 Grad Celsius) However, the following example is also considered as a possible working range according to the invention: Example 4 Live steam: Pressure (absolute): 0.30 bar, temperature: 74 degrees Celsius, (at heating water temperature: 78 degrees Celsius) exhaust steam: Pressure (absolute): 0.15 bar, temperature 50 degrees Celsius (at cooling water temperature 45 degrees Celsius)

Die sich einstellenden Frisch- und Abdampfdrücke (mit den jeweils entsprechenden Temperaturen) sind entscheidend von den zur Verfügung stehenden Heiz- und Kühlwassertemperaturen abhängig. Es können sich beispielsweise relativ heiße Frischdämpfe mit höheren Drücken und parallel dazu trotzdem auch Abdämpfe mit sehr niedrigen Druck und Temperatur bilden.The resulting fresh and exhaust steam pressures (with the corresponding temperatures) are critically dependent on the available heating and cooling water temperatures. For example, relatively hot fresh vapors with higher pressures and, in parallel, still fumes of very low pressure and temperature may form.

Grundsätzlich steuern deshalb immer die gerade zur Verfügung stehenden Kühl- und Heizwassertemperaturen die Druckverhältnisse (Frisch- und Abdampf) in der erfindungsgemäßen Niedertemperaturwärmekraftanlage. Letztlich ändert sich dadurch nur der Wirkungsgrad zur Abzweigung der mechanischen Energie. In diesem Verhalten, was auch als passives Regelungsverhalten bezeichnet werden kann, liegt zugleich ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Niedertemperaturwärmekraftanlage. Das Betriebsverhalten ist bereits allein durch die Einstellung der Heiz- und/oder Kühlwassertemperaturen steuerbar. Einer eigenständigen Regelungseinheit der Niedertemperaturwärmekraftanlage bedarf vorteilhafterweise nicht.Therefore, always control the currently available cooling and Heizwassertemperaturen the pressure conditions (fresh and exhaust steam) in the low temperature heat engine according to the invention. Ultimately, this only changes the efficiency for branching off the mechanical energy. In this behavior, which can also be referred to as a passive control behavior, is at the same time a particular advantage of the low temperature heat engine according to the invention. The operating behavior can already be controlled by adjusting the heating and / or cooling water temperatures. An independent control unit of the low-temperature thermal power plant advantageously does not need.

Im vorteilhaften Anwendungsfall in der Gebäudetechnik können sich innerhalb einer Betriebsphase der Maschine sogar mehrfach diese Betriebsgrößen ändern, weil die Heiz- und Kühltemperaturen schwanken. Ausgleichende Regulierungen sind (wenn überhaupt gewollt) über Kühl- und Heizmediummassestrommengen möglich, aber für die Aufrechterhaltung des Betriebs der erfindungsgemäßen Niedertemperaturwärmekraftanlage auch nicht erforderlich, solange ein noch ausreichendes Temperaturgefälle besteht. In diesem Betriebsverhalten, welches sich auch als passives Regelungsverhalten bezeichnen lässt, liegt zugleich ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Niedertemperaturwärmekraftanlage.In an advantageous application in building technology, these operating variables can even change several times within an operating phase of the machine because the heating and cooling temperatures fluctuate. Balancing regulations are possible (if at all) about cooling and Heizmediummassestrommengen, but not necessary for the maintenance of the operation of the low temperature heat engine according to the invention, as long as there is still a sufficient temperature gradient. In this operating behavior, which can also be described as a passive control behavior, is also a particular advantage of the low-temperature heat engine according to the invention.

Durch den Unterdruck innerhalb der druckführenden Einheiten der Niedertemperaturwärmekraftanlage wird vorliegend die obenstehend bereits angeführte, hohe Volumenänderungsarbeit des Frischdampfes zur Bereitstellung der Kolbenbewegung bewirkt, wobei bei niedrigen Drücken bis tief in den Unterdruckbereich hinein bereits geringe Wasserdampf- oder im vorliegenden Fall Frischdampfmengen sehr hohe Volumenänderungsarbeiten leisten können.Due to the negative pressure within the pressure-carrying units of the low-temperature thermal power plant, the above-mentioned, high volume change work of the live steam to provide the piston movement causes in the present case, at low pressures to deep into the negative pressure range already low water vapor or in the present case live steam quantities can make very high volume change work ,

Die Vakuumpumpeneinheit hat die Funktionen zum ersten, vorhandene Luft, welche für den Prozess unerwünscht ist, zu entfernen, zum zweiten einen Unterdruck zu erzeugen und zum dritten den Unterdruck während des Betriebes aufrecht zu erhalten, da eine absolute Dichtigkeit praktisch kaum erreichbar ist. Die Vakuumpumpeneinheit ist vorzugsweise im Bereich der Kondensatoreinheit angeschlossen, da prinzipbedingt der geringste Druck („größte Unterdruck”) innerhalb der Kondensatoreinheit bereitgestellt werden muss. Diese Anordnung der Vakuumpumpeneinheit beruht auf der Erkenntnis, dass durch einen besonders niedrigen Druck und dementsprechend niedrige Temperaturen auf der Kondensationsseite ein hoher Wirkungsgrad der Niedertemperaturwärmekraftanlage bei geringen Frischdampfdrücken bereitgestellt werden kann. Außerdem sammelt sich in der Kondensatoreinheit etwa verbliebene oder eingedrungene Luft, so dass sie dort von der Vakuumpumpe abgesaugt werden kann.The vacuum pump unit has the functions to remove the first air present, which is undesirable for the process, secondly to create a negative pressure and third to maintain the negative pressure during operation, since an absolute tightness is practically unattainable. The vacuum pump unit is preferably connected in the region of the condenser unit, since in principle the lowest pressure ("greatest vacuum") has to be provided within the condenser unit. This arrangement of the vacuum pump unit is based on the recognition that a high efficiency of the low temperature heat engine can be provided at low live steam pressures by a particularly low pressure and accordingly low temperatures on the condensation side. Furthermore Any remaining or penetrated air collects in the condenser unit so that it can be sucked off by the vacuum pump.

Durch die erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage werden zusammengefasst insbesondere folgende Vorteile bereitgestellt:
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass Wärmequellen mit sehr geringer Temperatur für einen Betrieb ausreichend sind. Eine solche Wärmequelle kann insbesondere auch ein Heizwasserstrom aus einem Heizkessel einer Gebäudeheizungsanlage, aus einem Pufferspeicher oder aus einer Solarkollektoranlage sein. Es kann sich dabei um einen Heizwasserstrom mit beispielsweise 85 Grad Celsius und weniger handeln. Als Vorteil ist damit auch eine wirtschaftliche Energieerzeugung aus Biomasseverbrennung einschließlich Holzverbrennung möglich. Möglich ist auch die Nutzung von Prozessabwärme in einem betrieblichen Umfeld. Der Vorteil besteht also darin, dass aus einer solchen thermischen Energiequelle von geringer Temperatur ein Teil der Energie als mechanische Energie, welche vorzugsweise über einen damit angetriebenen Generator als elektrische Energie nutzbar gemacht werden kann, ausgekoppelt werden kann. Insbesondere besteht ein Vorteil darin, dass Heißwasser in flüssigem Aggregatzustand bei Atmosphärendruck als Heizquelle verwendbar ist.
In particular, the following advantages are provided by the low-temperature thermal power plant according to the invention:
A particular advantage is that heat sources with very low temperature are sufficient for operation. Such a heat source can in particular also be a heating water flow from a boiler of a building heating system, from a buffer storage or from a solar collector system. It can be a heating water flow with, for example, 85 degrees Celsius and less. An advantage is thus also an economic energy production from biomass combustion including wood combustion possible. It is also possible to use process waste heat in a business environment. The advantage, therefore, is that from such a thermal energy source of low temperature, a part of the energy as mechanical energy, which can preferably be harnessed via a generator driven therewith as electrical energy, can be coupled out. In particular, there is an advantage that hot water in a liquid state at atmospheric pressure is usable as a heat source.

Besonders vorteilhaft ist dabei die zugleich vergleichsweise geringe erforderliche Temperatursenke von beispielsweise 45 Kelvin, so dass an der Kondensationsseite ein Temperaturniveau anliegt, beispielsweise 40 Grad Celsius, welches als Vorlauftemperatur für eine Raumheizung verwendbar bleibt. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage in eine Heizungsanlage eingebunden werden und einen Teil der Wärmeenergie, insbesondere bei Überschüssen, verstromen.Particularly advantageous is the same time comparatively low required temperature sink, for example, 45 Kelvin, so that on the condensation side, a temperature level is applied, for example, 40 degrees Celsius, which remains usable as a flow temperature for space heating. In this case, the low-temperature thermal power plant according to the invention can be integrated into a heating system and a part of the heat energy, in particular in the event of excesses, will flow.

Durch die geringen Temperaturen und Drücke können auch bei den bewegten Bauteilen Materialien wie Kunststoffe eingesetzt werden, die durch geringe Masse und geringe Wärmeleitfähigkeiten zusätzliche Wirkungsgradvorteile gegenüber herkömmlichen Wärmekraftmaschinen ermöglichen.Due to the low temperatures and pressures, materials such as plastics can be used even in the moving components that allow additional efficiency advantages over conventional heat engines by low mass and low thermal conductivity.

Bei einer konstruktiven Auslegung der Niedertemperaturwärmekraftanlage müssen keine drucksicherheitsrelevanten Vorgaben berücksichtigt werden, da bei einer eventuellen Beschädigung der Niedertemperaturwärmekraftanlage keine relativ gegenüber dem Atmosphärendruck gespannten Medien vorliegen. Ferner kann im Beschädigungsfall prinzipbedingt kein Dampf austreten. Darüber hinaus durch die Einwirkung des Atmosphärendrucks ein sofortiger Stopp der Dampfbildung innerhalb des System bewirkt. Es besteht somit weder eine Explosions- noch eine Verbrühungsgefahr. Ein sicherheitsrelevanter Vorteil besteht auch darin, dass im Beschädigungsfall der druckführenden Einheiten auch die mechanischen Prozesse selbststätig zum Erliegen kommen. Somit kann eine erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage kostengünstig bereitgestellt und zudem besonders sicher betrieben werden.In a constructive design of the low-temperature thermal power plant no pressure safety relevant requirements must be considered because there is no relative to the atmospheric pressure strained media in case of damage to the low-temperature thermal power plant. Furthermore, in the event of damage due to the principle, no steam can escape. In addition, the effect of atmospheric pressure causes an immediate stop of vapor formation within the system. There is thus neither an explosion nor a scalding hazard. A safety-relevant advantage also consists in the fact that in the event of damage to the pressure-carrying units, the mechanical processes automatically come to a standstill. Thus, a low-temperature heat engine according to the invention can be provided inexpensively and also operated particularly safely.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Niedertemperaturwärmekraftanlage weist die Kolben-/Zylindereinheit eine Zylinderheizung auf.In a preferred embodiment of the low-temperature thermal power plant, the piston / cylinder unit has a cylinder heater.

Die Zylinderheizung ist hierbei so ausgebildet, dass diese den Zylinder mindestens im Kopfbereich, vorzugsweise aber bis zu dem Abdampfauslass umschließt und durch den Heizwasserstrom geheizt wird, welcher auch für die Verdampfung des Wassers genutzt wird. Dabei wird der Heizwasserstrom bevorzugt in der Weise hydraulisch in Reihe geschaltet, dass dass Heizwasser zuerst die Zylinderheizung und nachfolgend die Verdampereinheit durchströmt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die höchste verfügbare Temperatur in der Zylinderheizung anliegt.The cylinder heater is in this case designed so that it encloses the cylinder at least in the head region, but preferably up to the exhaust steam outlet and is heated by the Heizwasserstrom, which is also used for the evaporation of the water. In this case, the heating water flow is preferably connected in series hydraulically in such a way that the heating water first flows through the cylinder heater and subsequently the evaporator unit. This ensures that the highest available temperature is present in the cylinder heater.

Diese vorteilhafte Weiterbildung steht vor dem Hintergrund, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Druck- und Temperaturbedingungen eine Überhitzung des erzeugten Frischdampfes, welche ein vorteilhaftes Expansionsverhalten ohne vorzeitige Kondensation und mit einem Anteil reiner Gasexpansion gewährleisten könnte, praktisch nicht möglich ist.This advantageous development is against the background that due to the pressure and temperature conditions according to the invention, overheating of the generated live steam, which could ensure an advantageous expansion behavior without premature condensation and with a proportion of pure gas expansion, is practically impossible.

Mittels der Zylinderheizung wird vorliegend eine Erhitzung des Zylinders und insbesondere der Zylinder- und vorzugsweise auch Kolbenwandungen in dem Arbeitsraum bewirkt und dadurch in diesem Bereich eine Wärmeabgabe an den Frischdampf ermöglicht. Insbesondere wird auch während der Expansion Wärme von dem Zylinder an den Frischdampf nachgeführt. Durch diese Wärmeabgabe wird als technologischer Vorteil die Expansion des Frischdampfes zwar nicht vollständig, aber stärker einem isothermischen Prozess angenähert gehalten, sodass, wie obenstehend bereits beschrieben, bei sich absenkendem Kolben ein größerer Teil der Arbeitsfähigkeit des Frischdampfes erhalten bleibt. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage in einem Prozess betrieben werden, der nicht lediglich die Charakteristik eines ausschließlichen Dampfmotors, sondern teilweise auch eines Stirlingmotors aufweist. Zudem werden der Frischdampf durch den Wärmeeintrag trocken gehalten, indem einer Kondensation entgegengewirkt wird, und die Widerstände innerhalb der Kolben-/Zylindereinheit durch Verhindern einer verfrühten Wasserbildung reduziert, was im Ergebnis zu einer Steigerung des Wirkungsgrades der Niedertemperaturwärmekraftanlage führt.By means of the cylinder heater, in the present case, a heating of the cylinder and in particular of the cylinder and preferably also piston walls is effected in the working space, thereby enabling heat to be released to the live steam in this area. In particular, heat is also tracked from the cylinder to the live steam during the expansion. As a result of this heat release, the expansion of the live steam, although not completely, is more closely approximated to an isothermal process as a technological advantage, so that, as already described above, a larger part of the working capacity of the live steam is retained when the piston is lowered. In this way, the low-temperature thermal power plant according to the invention can be operated in a process which not only has the characteristic of an exclusive steam engine, but partially also of a Stirling engine. In addition, the Main steam is kept dry by the heat input by counteracting condensation and reduces the resistances within the piston / cylinder unit by preventing premature water formation, resulting in an increase in the efficiency of the low temperature thermal power plant as a result.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Kolben-Zylindereinheit einen Kolben aus Kunststoff auf. Diese Weiterbildung ist möglich, weil die erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage den Kolben nur vergleichsweise geringen thermischen Belastung aussetzt, wie sie sich aus den angegebenen Temperaturbereichen ergibt, so dass zum ersten ein Materialversagen durch thermische Belastung auch bei einem Kunststoffkolben vermieden werden kann und zum zweiten die thermische Ausdehnung eines Kunststoffkolbens konstruktiv beherrschbar bleibt. Ferner wird durch die geringen Druckgefälle zwischen der Frischdampfseite und der Abdampfseite der Kolben mechanisch relativ gering beansprucht, so dass auch ein mechanisches Materialversagen eines Kunststoffkolbens vermieden werden kann. Der besondere Vorteil besteht in der geringen Masse, so dass weniger Massen im Betrieb bewegt werden müssen, und in der möglichen kostengünstigen Herstellung. Bevorzugt handelt es sich um einen Kolben aus faserbewehrtem Kunststoff.In a further advantageous development, the piston-cylinder unit has a piston made of plastic. This development is possible because the low-temperature heat engine according to the invention exposes the piston only comparatively low thermal load, as it results from the specified temperature ranges, so that the first material failure can be avoided by thermal stress in a plastic piston and the second, the thermal expansion of a Plastic piston remains structurally manageable. Furthermore, due to the low pressure gradient between the live steam side and the exhaust steam side, the piston is subjected to relatively little mechanical stress so that a mechanical material failure of a plastic piston can also be avoided. The particular advantage is the low mass, so that less masses must be moved during operation, and in the possible cost-effective production. It is preferably a piston made of fiber-reinforced plastic.

In einer alternativen Weiterbildung weist die Kolben-Zylindereinheit einen Kolben aus Graphit auf. Wie bei einem Kunststoffkolben besteht ein Vorteil in der geringen Masse, so dass weniger Massen im Betrieb beschleunigt und verzögert werden müssen. Zudem besteht ein besonderer Vorteil in den selbstschmierenden Eigenschaften von Graphit.In an alternative development, the piston-cylinder unit has a piston made of graphite. As with a plastic piston, there is an advantage in the low mass, so that fewer masses must be accelerated and decelerated during operation. In addition, there is a particular advantage in the self-lubricating properties of graphite.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weist die Förderpumpeneinheit eine Kühlung auf. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Niedertemperaturwärmekraftanlage auch bei besonders geringen Temperaturgefällen betrieben werden und mechanische Arbeit verrichten kann. Bei den ohnehin anliegenden sehr geringen Absolutdrücken kann es bei ungünstigen Temperatur-Druck-Arbeitsbereichen auf der Saugseite durch den konstruktionsbebedingten Druckabfall zu Dampfbildungen kommen. Der ordnungsgemäße Betrieb der Förderpumpeneinheit würde dann durch ein Ansaugen eines gasförmigen Mediums gestört werden. Durch die Kühlung wird dieser Dampfbildung entgegengewirkt. Damit kann der Arbeitsbereich der erfindungsgemäßen Niedertemperaturwärmekraftanlage zusätzlich ausgeweitet und der Wirkungsgrad erhöht werden.In another advantageous development, the feed pump unit has a cooling. This has the particular advantage that the low-temperature heat engine can be operated even with very low temperature gradients and can perform mechanical work. In the case of the already present very low absolute pressures, unfavorable temperature-pressure working ranges on the suction side can lead to vapor formation due to the design-related pressure drop. The proper operation of the feed pump unit would then be disturbed by suction of a gaseous medium. By cooling this steam formation is counteracted. Thus, the working range of the low temperature heat engine according to the invention can be further expanded and the efficiency can be increased.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Niedertemperaturwärmekraftanlage zusätzlich eine Arbeitsmaschine auf, mit welcher mechanische in elektrische Energie umwandelbar ist, nachfolgend auch als Generator bezeichnet. Ferner sind die Kurbelwelle und rotierende Teile des Generators in einem gemeinsamen Druckraum angeordnet. Diese Weiterbildung ermöglicht es, den Wirkungsgrad und die Betriebssicherheit wirksam zu steigern.In a further advantageous development, the low-temperature thermal power plant additionally has a working machine with which mechanical energy can be converted into electrical energy, hereinafter also referred to as a generator. Furthermore, the crankshaft and rotating parts of the generator are arranged in a common pressure chamber. This development makes it possible to effectively increase the efficiency and reliability.

Da es sich bei dem Generator nicht um eine druckführende Einheit handelt, besteht das Problem, dass der Austritt der Kurbelwelle aus dem durchführenden Kurbelgehäuse hin zu der unter Atmosphärendruck befindlichen Antriebswelle des Generators als bewegtes Bauteil abgedichtet werden muss. Prinzipiell ist dieses Problem durch geeignete Wellendichtringe lösbar, es verbleiben aber stets die Nachteile von zusätzlichen Kosten, mechanischen Reibungsverlusten und von Restundichtigkeiten. Dieses Problem wird durch die Weiterbildung vorteilhaft gelöst. Der gemeinsame Druckraum kann beispielsweise dadurch gebildet werden, dass alle Baugruppen von einem druckdichten Gehäuse aufgenommen werden, in welchem der gleiche Unterdruck eingestellt wird, wie der im Kurbelgehäuse anliegt. Das Gehäuse muss nicht notwendigerweise alle Baugruppen umfassen, entscheidend ist, dass der Bereich des Kurbelwellenaustritts erfasst ist. Es ist aber gemäß der Weiterbildung auch möglich, den Generator oder auch nur dessen rotierende Teile in das Kurbelgehäuse zu integrieren. In diesem Fall liegt der gemeinsame Druckraum in dem Kurbelgehäuse vor. Durch den gemeinsamen Druckraum kann auf eine druckdichte Abdichtung der Kurbelwelle hin zu der Antriebswelle verzichtet werden. Die mit einer solchen Abdichtung verbundenen Nachteile werden überwunden. Gemäß dieser Weiterbildung müssen keine bewegten Teile mehr unter Druckdifferenz abgedichtet werden.Since the generator is not a pressurized unit, there is the problem that the exit of the crankshaft from the passing crankcase to the engine's under-pressure drive shaft must be sealed as a moving member. In principle, this problem can be solved by suitable shaft seals, but there are always the disadvantages of additional costs, mechanical friction losses and residual leakage. This problem is solved by the training advantageous. The common pressure chamber can be formed, for example, in that all assemblies are taken up by a pressure-tight housing, in which the same negative pressure is set as that in the crankcase. The housing does not necessarily have to include all components, it is crucial that the area of the crankshaft outlet is detected. However, according to the development, it is also possible to integrate the generator or else only its rotating parts into the crankcase. In this case, the common pressure chamber is present in the crankcase. Due to the common pressure chamber can be dispensed with a pressure-tight sealing of the crankshaft to the drive shaft. The disadvantages associated with such a seal are overcome. According to this development, no moving parts need to be sealed under pressure difference.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand vonThe invention will be described as an embodiment with reference to

1 schematische Prinzipdarstellung
näher erläutert.
1 schematic schematic diagram
explained in more detail.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Niedertemperaturwärmekraftanlage in einem Ausführungsbeispiel gemäß den Ansprüchen 1 und 2 in einer schematischen Prinzipdarstellung, wobei die Niedertemperaturwärmekraftanlage in diesem Ausführungsbeispiel an eine Gebäudeheizung (nicht dargestellt) angeschlossen ist und zur Versorgung eines entsprechenden Gebäudes mit elektrischer Energie dient.The 1 shows a low-temperature thermal power plant according to the invention in an embodiment according to claims 1 and 2 in a schematic schematic diagram, wherein the low-temperature thermal power plant is connected in this embodiment to a building heating (not shown) and is used to supply a corresponding building with electrical energy.

Die Niedertemperaturwärmekraftanlage weist vorliegend eine Verdampfereinheit 1, eine Kolben-/Zylindereinheit 2, eine Arbeitsmaschine 3, eine Kondensatoreinheit 4 sowie eine Förderpumpeneinheit 5 und eine Vakuumpumpeneinheit 6 auf, wobei mittels der Vakuumpumpeneinheit 6 alle weiteren, genannten Komponenten der Niedertemperaturwärmekraftanlage vakuumisiert und somit mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind. The low-temperature thermal power plant has in the present case an evaporator unit 1 , a piston / cylinder unit 2 , a working machine 3 , a capacitor unit 4 and a feed pump unit 5 and a vacuum pump unit 6 , wherein by means of the vacuum pump unit 6 all other, mentioned components of the low-temperature thermal power plant are vacuumized and thus can be acted upon by a negative pressure.

Die Verdampfereinheit 1 und die Kondensatoreinheit 4 weisen in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils einen Plattenwärmetauscher (nicht dargestellt) auf, wobei der Plattenwärmetauscher der Verdampfereinheit 1 als Verdampfer und der Plattenwärmetauscher der Kondensatoreinheit 4 als Kondensator arbeiten.The evaporator unit 1 and the condenser unit 4 have in the embodiment shown here in each case a plate heat exchanger (not shown), wherein the plate heat exchanger of the evaporator unit 1 as evaporator and the plate heat exchanger of the condenser unit 4 work as a capacitor.

Mittels der Verdampfereinheit 1 ist vorliegend Wasser als Energieträger der Niedertemperaturwärmekraftanlage verdampfbar, wobei die Verdampfereinheit 1 von einem Heizwasservorlauf 15 des Heizkessels der angeschlossenen Gebäudeheizung mit Heizwasser versorgt wird und wobei durch das Heizwasser und einen entsprechenden Wärmeübergang innerhalb des Verdampfers das Wasser verdampft und ein Frischdampf erzeugt wird.By means of the evaporator unit 1 In the present case, water can be evaporated as an energy source of the low-temperature thermal power plant, the evaporator unit 1 from a Heizwasservourlauf 15 the boiler of the connected building heating is supplied with heating water and wherein evaporated by the heating water and a corresponding heat transfer within the evaporator, the water and a live steam is generated.

Der Frischdampf wird über ein Frischdampfsystem 12 mit Dampfabscheider 8 von der Verdampfereinheit 1 der Kolben-/Zylindereinheit 2 zugeführt, wobei die Zuführung mittels eines sich ausbildenden Dampfstromes bereitgestellt wird.The live steam is via a live steam system 12 with steam separator 8th from the evaporator unit 1 the piston / cylinder unit 2 supplied, wherein the supply is provided by means of a forming vapor stream.

Die Kolben-/Zylindereinheit 2 weist, wie in 1 dargestellt, einen Zylinderkopf 2.1, einen Zylinder 2.2, einen Kolben 2.3 sowie eine Kurbelwelle 2.4 auf, welche in einem Kurbelgehäuse 2.5 aufgenommen ist. Über den Zylinderkopf 2.1 strömt der Frischdampf, insbesondere mittels einem oder mehreren Einlassventilen (nicht dargestellt) in den Zylinder 2.2, in welchem anschließend eine Expansion des Frischdampfes erfolgt.The piston / cylinder unit 2 points as in 1 shown a cylinder head 2.1 , a cylinder 2.2 , a piston 2.3 and a crankshaft 2.4 on which is in a crankcase 2.5 is included. About the cylinder head 2.1 the live steam, in particular by means of one or more inlet valves (not shown) flows into the cylinder 2.2 , in which then takes place an expansion of the live steam.

Der Kolben 2.3, welcher in dem Zylinder 2.2 axial beweglich aufgenommen ist, wird aufgrund der Expansion des Frischdampfes in dem Zylinder 2.2 in eine axiale Abwärtsbewegung versetzt. Gleichzeitig ist der Kolben 2.3 an seinem, dem Zylinderkopf 2.1 gegenüberliegenden Ende mit der Kurbelwelle 2.4 derart verbunden, dass die axiale Bewegung des Kolbens 2.3 auf die Kurbelwelle 2.4 übertragen und so in eine Rotationsbewegung umgesetzt wird. Die Rotationsbewegung wird durch die Kurbelwelle 2.4 auf eine mit dieser verbundene Arbeitsmaschine 3, welche vorliegend als Generator ausgebildet ist, übertragen und in dieser in die gewünschte elektrische Energie zur Versorgung des Gebäudes umgewandelt.The piston 2.3 which is in the cylinder 2.2 is received axially movable, due to the expansion of the live steam in the cylinder 2.2 offset in an axial downward movement. At the same time is the piston 2.3 at his, the cylinder head 2.1 opposite end to the crankshaft 2.4 connected so that the axial movement of the piston 2.3 on the crankshaft 2.4 transferred and thus converted into a rotational movement. The rotational movement is through the crankshaft 2.4 on a machine connected to this 3 , which in the present case is designed as a generator, transmitted and converted into this in the desired electrical energy to supply the building.

Aufgrund der durch die Vakuumpumpeneinheit 6 bereitgestellten Unterdruckbeaufschlagung wird vorliegend eine besonders effiziente Energiegewinnung auf Basis von Wasser als umweltfreundlichem und kostengünstigen Energieträger ermöglicht, da der Frischdampf bei Drücken unterhalb des Atmosphärendruckes dazu in der Lage ist, eine hohe Volumenänderungsarbeit während der Expansion zu verrichten, welche über den Kolben 2.2 und die Kurbelwelle 2.4 für die Arbeitsmaschine 3 nutzbar gemacht werden kann.Due to the vacuum pump unit 6 Provided negative pressure is presently a particularly efficient energy production based on water as an environmentally friendly and cost-effective energy source allows, since the live steam at pressures below atmospheric pressure is able to perform a high volume change work during expansion, which via the piston 2.2 and the crankshaft 2.4 for the work machine 3 can be made usable.

Nach der Expansion liegt der Frischdampf als Abdampf vor, welcher bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 2.3 über einen Dampfauslass (nicht dargestellt) aus dem Zylinder 2.2 in ein Abdampfsystem 13 abgeführt wird.After the expansion of the live steam is present as Abdampf, which during an upward movement of the piston 2.3 via a steam outlet (not shown) from the cylinder 2.2 in an exhaust steam system 13 is dissipated.

Es wurde gefunden, dass eine besonders gute und anhaltende Arbeitsfähigkeit des Frischdampfes während seiner Expansion in dem Zylinder 2.1 dann erhalten werden kann, wenn die Expansion in einer Charakteristik gehalten wird, die zu einem Teil isotherme Eigenschaften aufweist. Um eine solche isotherme Expansion zu begünstigen, weist die Kolben-/Zylindereinheit 2 gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine Zylinderheizung 2.6 auf, welche den Zylinder 2.2 im Expansionsbereich des Frischdampfes zumindest abschnittsweise umschließt und welche ebenfalls durch den Heizwasservorlauf 15 mit Heizwasser gespeist wird. Zudem ist das Kurbelgehäuse 2.5 mit einem Kaltwasservorlauf 17, entstammend aus den Heizungsrücklauf der Heizkörper der Gebäudeheizung, verbunden und weist eine Kurbelgehäusekühlung 2.7 auf. Mittels der Kurbelgehäusekühlung 2.7 wird vorliegend bewirkt, dass ein Teil des Abdampfes, welcher nicht über den Dampfauslass in das Abdampfsystem 13 abgeführt wird und in das Kurbelgehäuse 2.5 gelangt, in diesem unmittelbar kondensieren kann und dass das so gewonnene Kondensat in einen unteren Kondensatbehälter 9 abgeführt und mittels einer Rückförderpumpe 11 im Zusammenwirken mit dem Ventil 7 wieder der Verdampfereinheit 1 zugeführt werden kann.It has been found that a particularly good and lasting workability of the live steam during its expansion in the cylinder 2.1 can be obtained when the expansion is kept in a characteristic that has some isothermal properties. To favor such an isothermal expansion, the piston / cylinder unit has 2 According to an advantageous development of a cylinder heater 2.6 on which the cylinder 2.2 in the expansion region of the live steam at least partially encloses and which also by the Heizwasservorlauf 15 is fed with heating water. In addition, the crankcase 2.5 with a cold water supply 17 , Derived from the heating return of the radiator of the building heating, connected and has a crankcase cooling 2.7 on. By means of the crankcase cooling 2.7 In the present case, this causes a part of the exhaust steam, which does not have the steam outlet in the exhaust steam system 13 is discharged and into the crankcase 2.5 passes, can condense in this immediately and that the condensate thus obtained in a lower condensate tank 9 discharged and by means of a return pump 11 in cooperation with the valve 7 again the evaporator unit 1 can be supplied.

Über das Abdampfsystem 13 ist die Kolben-/Zylindereinheit 2 mit der Kondensatoreinheit 4 verbunden, sodass der Abdampf der Kondensatoreinheit 4 zugeführt werden kann. Die Kondensatoreinheit 4, und dort deren Plattenwärmetauscher, wird über den Kaltwasservorlauf 17 aus den Heizkörpern der Gebäudeheizung mit Kaltwasser versorgt, sodass mittels der Kondensatoreinheit 4 eine Kondensation des Abdampfes bewirkt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kurbelgehäusekühlung 2.7 und die Kondensatoreinheit 4 hydraulisch in Reihe geschaltet, wobei der Kaltwasservorlauf 17 zuerst in die Kurbelgehäusekühlung 2.7 und erst nachfolgend die die Kondensatoreinheit geleitet wird. In der Kondensatoreinheit 4 wird zum einen die in dem Abdampf eingespeicherte Energie freigesetzt und kann in thermischer Form über den Kaltwasserrücklauf der Gebäudeheizung nahezu verlustlos zugeführt werden. Zum anderen wird ein durch die Kondensation bereitgestelltes Kondensat einem mit der Kondensatoreinheit 4 verbundenen Hauptkondensatbehälter 10 zugeführt und anschließend aus diesem über das Kondensatsystem 14 wieder der Verdampfereinheit 1 zugeführt.About the exhaust steam system 13 is the piston / cylinder unit 2 with the condenser unit 4 connected so that the exhaust steam of the condenser unit 4 can be supplied. The condenser unit 4 , and there its plate heat exchanger, is via the cold water supply 17 from the radiators of the building heating supplied with cold water, so that by means of the condenser unit 4 a condensation of the exhaust steam is effected. In the present embodiment, the crankcase cooling 2.7 and the condenser unit 4 hydraulically connected in series, the cold water supply 17 first in the crankcase cooling 2.7 and only subsequently the capacitor unit is passed. In the condenser unit 4 On the one hand, the energy stored in the exhaust steam is released and can be supplied in thermal form via the cold water return of the building heating almost lossless. On the other hand, a condensate provided by the condensation becomes one with the condenser unit 4 connected main condensate tank 10 fed and then from this via the condensate system 14 again the evaporator unit 1 fed.

Die Rückförderung des Kondensats wird hierbei durch die Förderpumpeneinheit 5 bereitgestellt. Die Förderpumpeneinheit 5 ist vorliegend als Ein- oder Mehrkolbenpumpe ausgebildet. Die Förderpumpeneinheit 5 weist eine Kühlung 2.8 auf, welche im Ausführungsbeispiel wärmetauschend mit der Kurbelgehäusekühlung 2.7 verbunden ist.The return of the condensate is in this case by the feed pump unit 5 provided. The feed pump unit 5 is presently designed as a single or multi-piston pump. The feed pump unit 5 has a cooling 2.8 on, which in the embodiment heat exchanging with the crankcase cooling 2.7 connected is.

Die Vakuumpumpeneinheit 6 zur Generierung des Unterdruckes innerhalb der Niedertemperaturwärmekraftanlage ist vorliegend an einem oberen Abgang des Hauptkondensatbehälters 10 angeordnet und vorzugsweise als Drehschieber- oder Membranvakuumpumpe ausgebildet. Über den oberen Teil des Gasraumes des Hauptkondensatbehälters 10 und die mit dem Hauptkondensatbehälter 10 verbundene Kondensatoreinheit 4 ist die Vakuumpumpeneinheit 6 dazu in der Lage, sich dort ansammelnde, Luft und Dämpfe aus dem Innern aller Komponenten der Niedertemperaturwärmekraftanlage abzuführen, wobei durch die obenliegende Anordnung der Vakuumpumpeneinheit 6 eine Gefahr eines direkten Ansaugens von Kondensat wirksam vermieden wird. Durch die Anordnung der Vakuumpumpeneinheit 6 kann zudem besonders vorteilhaft die Unterdruckbeaufschlagung auf der Abdampfseite und damit im Bereich des geringsten Druckes erfolgen.The vacuum pump unit 6 to generate the negative pressure within the low-temperature thermal power plant is present at an upper outlet of the main condensate tank 10 arranged and preferably designed as a rotary valve or diaphragm vacuum pump. Over the upper part of the gas space of the main condensate tank 10 and those with the main condensate tank 10 connected capacitor unit 4 is the vacuum pump unit 6 capable of discharging air and vapors accumulating therefrom from the interior of all components of the low temperature thermal power plant, the overhead arrangement of the vacuum pump unit 6 a risk of direct suction of condensate is effectively avoided. By the arrangement of the vacuum pump unit 6 In addition, particularly advantageous can be the negative pressure on the exhaust steam side and thus in the range of the lowest pressure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verdampfereinheitevaporator unit
22
Kolben-/ZylindereinheitPiston / cylinder unit
2.12.1
Zylinderkopfcylinder head
2.22.2
Zylindercylinder
2.32.3
Kolbenpiston
2.42.4
Kurbelwellecrankshaft
2.52.5
Kurbelgehäusecrankcase
2.62.6
Zylinderheizungbarrel heating
2.72.7
Kurbelgehäusekühlungcrankcase cooling
33
Arbeitsmaschineworking machine
44
Kondensatoreinheitcondenser unit
55
FörderpumpeneinheitFeed pump unit
66
Vakuumpumpeneinheitvacuum unit
77
VentilValve
88th
Dampfabscheidersteam separator
99
unterer Kondensatbehälterlower condensate tank
1010
HauptkondensatbehälterMain condensate tank
1111
RückförderpumpeReturn pump
1212
FrischdampfsystemSteam system
1313
AbdampfsystemAbdampfsystem
1414
Kondensatsystemcondensate system
1515
HeizwasservorlaufHeating water flow
1616
HeizwasserrücklaufHeating water
1717
KaltwasservorlaufChilled water flow
1818
KaltwasserrücklaufCold water return
1919
Entlüftungssystemventing system

Claims (6)

Niedertemperaturwärmekraftanlage, aufweisend eine Verdampfereinheit (1) mit einem Verdampfungswärmetauscher, welchem mittels Heizwasser Wärme zuführbar ist, wobei mittels der Verdampfereinheit (1) Wasser verdampfbar und ein Frischdampf bereitstellbar ist, und aufweisend eine einfach wirkende Kolben-/Zylindereinheit (2) mit einem Zylinderkopf (2.1), einem Zylinder (2.2), einem Kolben (2.3) und einer Kurbelwelle (2.4), wobei über den Zylinderkopf (2.1) der Frischdampf in den Zylinder (2.2) einleitbar ist und wobei der Kolben (2.3) axial beweglich in dem Zylinder (2.2) aufgenommen ist und wobei eine axiale Bewegung des Kolbens (2.3) durch eine Expansion des Frischdampfes in dem Zylinder (2.2) bereitgestellt wird und wobei die Kurbelwelle (2.4) in einem Kurbelgehäuse (2.5) aufgenommen und mit dem Kolben (2.3) verbunden sowie dazu in der Lage ist, die axiale Bewegung des Kolbens (2.3) in eine Rotationsbewegung umzusetzen und wobei die Kurbelwelle (2.4) mit einer Arbeitsmaschine (3) verbindbar ist, mittels welcher aus der Rotationsbewegung der Kurbelwelle (2.4) elektrische Energie erzeugbar ist, sowie aufweisend eine Kondensatoreinheit (4) mit einem Kondensationswärmetauscher, aus welchem mittels Kühlwasser Wärme abführbar ist, wobei die Kondensatoreinheit (4) mit der Kolben-/Zylindereinheit (2) verbunden und dazu in der Lage ist, einen aus der Kolben-/Zylindereinheit (2) freigegebenen Abdampf zu Wasser zu kondensieren, und aufweisend eine Förderpumpeneinheit (5), mit welcher das kondensierte Wasser aus der Kondensatoreinheit (4) entnehmbar und der Verdampfereinheit (1) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturwärmekraftanlage eine Vakuumpumpeneinheit (6) aufweist, mit welcher die Verdampfereinheit (1), die Kolben-/Zylindereinheit (2), die Kondensatoreinheit (4) und die Förderpumpeneinheit (5) mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind.Low temperature heat engine, comprising an evaporator unit ( 1 ) with an evaporative heat exchanger, which heat can be supplied by heating water, wherein by means of the evaporator unit ( 1 ) Water can be evaporated and a live steam can be provided, and comprising a single-acting piston / cylinder unit ( 2 ) with a cylinder head ( 2.1 ), a cylinder ( 2.2 ), a piston ( 2.3 ) and a crankshaft ( 2.4 ), whereby over the cylinder head ( 2.1 ) the live steam in the cylinder ( 2.2 ) and wherein the piston ( 2.3 ) axially movable in the cylinder ( 2.2 ) and wherein an axial movement of the piston ( 2.3 ) by an expansion of the live steam in the cylinder ( 2.2 ) and wherein the crankshaft ( 2.4 ) in a crankcase ( 2.5 ) and with the piston ( 2.3 ) and is capable of controlling the axial movement of the piston ( 2.3 ) in a rotational movement and wherein the crankshaft ( 2.4 ) with a working machine ( 3 ) is connectable, by means of which from the rotational movement of the crankshaft ( 2.4 ) electrical energy can be generated, and having a capacitor unit ( 4 ) with a condensation heat exchanger, from which heat can be dissipated by means of cooling water, wherein the condenser unit ( 4 ) with the piston / cylinder unit ( 2 ) and is capable of removing one from the piston / cylinder unit ( 2 ) condensed exhaust to water, and comprising a feed pump unit ( 5 ), with which the condensed water from the condenser unit ( 4 ) and the evaporator unit ( 1 ), characterized in that the low-temperature thermal power plant is a vacuum pump unit ( 6 ), with which the evaporator unit ( 1 ), the piston / cylinder unit ( 2 ), the capacitor unit ( 4 ) and the feed pump unit ( 5 ) can be acted upon by a negative pressure. Niedertemperaturwärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-/Zylindereinheit (2) eine Zylinderheizung (2.6) aufweist.Low temperature heat engine according to claim 1, characterized in that the piston / cylinder unit ( 2 ) a cylinder heater ( 2.6 ) having. Niedertemperaturwärmekraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-/Zylindereinheit (2) einen Kolben aus Kunststoff aufweist.Low temperature heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the piston / cylinder unit ( 2 ) has a piston made of plastic. Niedertemperaturwärmekraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-/Zylindereinheit (2) einen Kolben aus Graphit aufweist.Low temperature heat engine according to claim 1 or 2, characterized in that the piston / cylinder unit ( 2 ) has a piston made of graphite. Niedertemperaturwärmekraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpeneinheit (5) eine Kühlung (2.8) aufweist.Low temperature thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the feed pump unit ( 5 ) a cooling ( 2.8 ) having. Niedertemperaturwärmekraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturwärmekraftanlage eine Arbeitsmaschine (3) aufweist, sowie dass die Kurbelwelle (2.4) und rotierende Teile der Arbeitsmaschine (3) in einem gemeinsamen Druckraum angeordnet sind.Low-temperature thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the low-temperature thermal power plant is a working machine ( 3 ), and that the crankshaft ( 2.4 ) and rotating parts of the working machine ( 3 ) are arranged in a common pressure chamber.
DE102015013896.0A 2015-10-27 2015-10-27 Low-temperature thermal power plant Active DE102015013896B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015013896.0A DE102015013896B3 (en) 2015-10-27 2015-10-27 Low-temperature thermal power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015013896.0A DE102015013896B3 (en) 2015-10-27 2015-10-27 Low-temperature thermal power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015013896B3 true DE102015013896B3 (en) 2017-01-12

Family

ID=57583771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015013896.0A Active DE102015013896B3 (en) 2015-10-27 2015-10-27 Low-temperature thermal power plant

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015013896B3 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2731959A1 (en) * 1976-07-21 1978-01-26 Messier Sa METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE RECOVERY OF THERMAL ENERGY
DE102004041669A1 (en) * 2003-09-17 2005-04-14 Meier, Josef A hot water installation for domestic heating has a steam generator driving a steam machine with a heat exchanger from which room heating is generated
US20090100832A1 (en) * 2006-04-04 2009-04-23 Electricite De France Piston Steam Engine With Internal Flash Vaporization Of A Work Medium
DE102008013673B3 (en) * 2008-03-11 2009-09-17 Richard Engelmann Piston steam engine for a solar powered Rankine cycle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2731959A1 (en) * 1976-07-21 1978-01-26 Messier Sa METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE RECOVERY OF THERMAL ENERGY
DE102004041669A1 (en) * 2003-09-17 2005-04-14 Meier, Josef A hot water installation for domestic heating has a steam generator driving a steam machine with a heat exchanger from which room heating is generated
US20090100832A1 (en) * 2006-04-04 2009-04-23 Electricite De France Piston Steam Engine With Internal Flash Vaporization Of A Work Medium
DE102008013673B3 (en) * 2008-03-11 2009-09-17 Richard Engelmann Piston steam engine for a solar powered Rankine cycle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013009351B3 (en) Plant for recovery of energy from heat of e.g. waste incinerator, has valves which connect/disconnect vaporizer units to control flow of working fluid, to take heat from working fluid and to pass heated working fluid to workspace
DE102007041457A1 (en) Method and device for converting the heat energy of a low-temperature heat source into mechanical energy
WO2016055263A1 (en) Device and method for the operation of a heat transfer station
EP1706599B1 (en) Method and system for converting heat energy into mechanical energy
EP3141710B1 (en) Device and method for operating volumetric expansion machines
EP1870646B1 (en) Method and device for recovery of condensation heat from a thermodynamic cyclical process
DE102010004079A1 (en) Power system for utilizing Rankine process to use heat of internal combustion engine, has exhaust gas heat exchanger which delivers heat of charge air of internal combustion engine to working fluid
DE102015013896B3 (en) Low-temperature thermal power plant
DE202015007447U1 (en) Low-temperature thermal power plant
CH709010A1 (en) Thermal power plant with heat recovery.
WO2008055720A2 (en) Working medium for steam circuit process
DE112016000565T5 (en) Working fluid for one unit, unit and method for converting heat into mechanical energy
DE102008005036A1 (en) Internal combustion engine, has heat recovery device comprising conveying unit for compressing liquid working medium to large extent, where mixture of water with ethanol, and methanol is used as working medium
DE202004013299U1 (en) Installation for generation of mechanical energy with utilization of the principle of organic Rankine cycle incorporates a condensate line which branches downstream the condensate pump
DE102014100545A1 (en) Free piston engine system and method of operating a free piston engine
DE102015013895B4 (en) Building technology hybrid system
DE102012011167A1 (en) 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
DE202009018245U1 (en) Air conditioning device and thermally operated heat pump module with pressure transmitter
DE102012024031B4 (en) Apparatus and method for converting thermal energy with an expander
DE202015007446U1 (en) Building technology hybrid system
DE102010027347B4 (en) Device for carrying out a thermodynamic cycle
DE102012100645B4 (en) ORC - Organic Rankine cycle
DE102014016868A1 (en) Method for operating a low-temperature power plant with an evaporator circuit process as a working cycle
EP3366894B1 (en) Device for converting thermal energy
DE4432559C2 (en) Device and method for generating mechanical energy from thermal energy

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final