DE1948244C3

DE1948244C3 - Device for converting caloric energy into mechanical energy

Info

Publication number: DE1948244C3
Application number: DE19691948244
Authority: DE
Inventors: Johann Dr. 5100 Aachen; Witteveen Roland Anton Johan Otto van Eindhoven Schröder (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-09-30
Filing date: 1969-09-24
Publication date: 1976-12-09

Description

neratur unter Druck flüssig gemacht werden kann. Das Oxydationsmittel wird in dem gasförmigen Zustand dem Reaktiosgefäß dosiert zugeführt, in dem das Oxydationsmittel unter Wärmeentwicklung mit dem Metall reagiert- wodurch Salze entstehen, die bei der Betriebstemperatur fest und/oder flüssig sind.can be made liquid under pressure. The oxidant is in the gaseous state metered into the reaction vessel, in which the oxidizing agent develops with the metal under heat reacts - resulting in salts that are solid and / or liquid at the operating temperature.

Es ist bekannt, das Oxydationsmittel im flüssigen Zustand im Gefäß zu speichern, wobei de.- Dampfdruck hinreichend hoch ist, um das Oxydationsmittel in Gasform dem Reaktionsgefäß zufließen zu lassen. Um den erwünschten Dampfdruck aufrechtzuerhalten, muß zum Ersetzen des abgeführten Dampfes eine bestimmte Menge Flüssigkeit verdampft werden. Dazu muß Wärme zugeführt werden. Da der Dampfdruck der meisten, geeigneten Arten von Oxydationsmitteln bei 0⁰C noch ausreicht, um durch seinen eignen Druck dem Reaktionsgefäß zuzufließen, könnte die erforderliche Wärme direkt aus der Umgebungsluft oder, beim Antrieb eines Fahrzeugs, aus dem umgebenden Wasser aufgenommen werden. Es können dabei jedoch unter Umständen Schwierigkeiten auftreten, welche die Wärmezufuhr stören. Wenn z. B. die Umgebungstemperatur nahezu 0⁰C isi, liegt die Möglichkeit vor, daß sich auf den Wärmeaustauschflächen Eis ablagert, da das die Wärme liefernde Medium (Luft oder Wasser) abgekühlt wird, so daß das Wasser oder das in feuchter Luft vorhandene Wasser friert. Dadurch wird die Wärmeübertragung auf das Oxydationsmittel stark gehemmt, so daß der Dampfdruck herabsinkt und kein gasförmiges Oxydationsmittel mehr dem Reaktionsgefäß zufließen kann. Ferner wird infolge Schwankungen der Umgebungstemperatur auch die Temperatur und somit der Dampfdruck des Oxydationsmittels schwanken, was die Regelung der Zufuhr von Oxydationsmitteln an das Reaktionsgefäß stark beeinträchtigt.It is known to store the oxidizing agent in the liquid state in the vessel, the vapor pressure being sufficiently high to allow the oxidizing agent to flow into the reaction vessel in gaseous form. In order to maintain the desired vapor pressure, a certain amount of liquid must be evaporated to replace the removed vapor. To do this, heat must be supplied. Since the vapor pressure of most suitable types of oxidizing agents at 0 ⁰ C is still sufficient to flow into the reaction vessel through its own pressure, the required heat could be absorbed directly from the ambient air or, when driving a vehicle, from the surrounding water. Under certain circumstances, however, difficulties can arise which interfere with the supply of heat. If z. B. the ambient temperature is almost 0 ⁰ C isi, there is the possibility that ice is deposited on the heat exchange surfaces, since the heat supplying medium (air or water) is cooled so that the water or the water present in moist air freezes. As a result, the heat transfer to the oxidizing agent is greatly inhibited, so that the vapor pressure drops and no gaseous oxidizing agent can flow into the reaction vessel. Furthermore, as a result of fluctuations in the ambient temperature, the temperature and thus the vapor pressure of the oxidizing agent will also fluctuate, which severely affects the regulation of the supply of oxidizing agents to the reaction vessel.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Umwandlung von kalorischer Energie in mechanische Energie zu schaffen, bei der die vorerwähnten Schwierigkeiten vollkommen beseitigt werden.The object of the invention is to provide a device for converting caloric energy into mechanical energy To create energy in which the aforementioned difficulties are completely eliminated.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß sich an die Kühlmediumabfuhr des Kühlers mindestens eine Leitung anschließt, der mindestens ein Teil des Kühlmediums zugeführt werden kann und die Wärme an den Behälter mit dem verflüssigten Oxydationsmittel abgibt, wobei das Oxydationsmittel derart gewählt ist, daß es bei der Kühlmediumtemperatur einen Dampfdruck aufweist, der höher ist als der Druck im Reaktionsgefäß. This object is achieved in that at least one line is connected to the coolant discharge of the cooler connects, which can be supplied to at least part of the cooling medium and the heat to the Dispenses container with the liquefied oxidizing agent, the oxidizing agent being selected in such a way that that at the cooling medium temperature it has a vapor pressure which is higher than the pressure in the reaction vessel.

Das Kühlmedium hat im Kühler die Verlustwärme des thermodynamischen Kreislaufs des Arbeitsmediums aufgenommen und hat somit eine höhere Temperatur angenommen. Indem dieses Kühlmedium in thermische Berührung mit dem flüssigen Oxydationsmittel gebracht wird, läßt sich leicht mittel? eines sehr einfachen Wärmetauschers hinreichende Wärme dem Oxydationsrr.ittel zuführen, ohne daß die Gefahr des Frierens des Kühlmediums an den Wärmetauschflächen auftritt.In the cooler, the cooling medium has the heat loss from the thermodynamic cycle of the working medium absorbed and has thus assumed a higher temperature. By turning this cooling medium into thermal Is brought into contact with the liquid oxidizing agent, can easily be medium? a very simple one Heat exchanger supply sufficient heat to the oxidation means without the risk of freezing of the cooling medium occurs on the heat exchange surfaces.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Temperatur des Oxydationsmittels weniger Schwankungen aufweist, so daß die Regelung der Zufuhr an das Reaktionsgefäß einfacher und besser durchführbar istAnother advantage is that the temperature of the oxidizer has less fluctuation, see above that the regulation of the supply to the reaction vessel is simpler and easier to carry out

Ein weiterer Vorteil ist, daß wenn die Vorrichtung eine größere Leistung liefert und somit mehr Wärme dem Expansionsraum zugeführt werden muß und somit auch mehr Oxydationsmittel geliefert werden soll, wodurch eine höhere Verdampfungsgeschwindigkeit notwendig ist, der thermodynamische Zyklus mehr Wärme auf das Kühlmedium überträgt, wobei diese Wärme wieder zur Verfügung steht, um die erforderliche Verdampfungszunahme zu erzielen. Infolgedessen wird somit auch bei Leistungsregelung der Dampfdruck des Oxydationsmittels sich weniger ändern als bei einer von der Motorbelastung unabhängigen Erwärmung.Another advantage is that when the device provides more power and thus more heat must be supplied to the expansion space and thus more oxidizing agent is to be supplied, whereby a higher evaporation rate is necessary, the thermodynamic cycle more heat transfers to the cooling medium, this heat being available again to achieve the required increase in evaporation to achieve. As a result, the steam pressure of the Oxidizing agents change less than with a heating independent of the engine load.

Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sind in jeder der sich an die Oxydationsmittelbehäiter anschließenden Zufuhrleitungen ein Reduzierventil und ein zwischen diesem Reduzierventil und dem betreffenden Behälter liegender Flüssigkeitsabscheider vorgesehen, wobei jede der erwähnten von Kühlmedium durchflossenen Leitungen vor der Wärmeabgabe an den betreffenden Oxydationsmittelbehälter Wärme an das zugehörende Reduzierventil und den Flüssigkeitsabscheider abgibt. Infolgedessen herrscht an der Stelle des Reduzierventils und des Flüssigkeitsabscheiders stets eine gleiche hohe oder eine höhere Temperatur, als in dem zugehörenden Oxydationsmittelbehälter, so daß nicht die Gefahr eintritt, daß der im Behälter entwickelte Dampf im Flüssigkeitsabscheider oder im Reduzierventil wieder kondensiertIn a further advantageous embodiment of the device according to the invention are in each of the a reducing valve and an intermediate supply lines adjoining the oxidizing agent containers This reducing valve and the container in question lying liquid separator is provided, wherein each of the mentioned lines through which the cooling medium flows before the heat is transferred to the relevant one Oxidizing agent tank gives off heat to the associated reducing valve and the liquid separator. As a result, there is always the same at the point of the reducing valve and the liquid separator high or higher temperature than in the associated oxidizing agent container, so that there is no danger occurs that the vapor developed in the container in the liquid separator or in the reducing valve again condensed

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch und nicht maßstäblich eine als Heißgasmotor ausgebildete Vorrichtung zur Umwandlung von kalorischer Energie in mechanische Energie mit dem zugehörenden Heizsystem in den F i g. 1 und 2 in zwei Ausführungsformen dargestellt ist. In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Zylinder, in dem ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 bewegbar sind. Der Kolben 2 und der Verdränger 3 sind durch eine Kolbenstange 4 bzw. eine Verdrängerstange 5 mit einem nicht dargestellten Triebwerk verbunden. Zwischen dem Kolben 2 und dem Verdränger 3 befindet sich ein Kompressionsraum 6, der durch einen Kühler 7, einen Regenerator 8 und einen Erhitzer 9 mit einem Expansionsraum 10 in Verbindung steht. Der Erhitzer hat hier die Form eines Rohrerhitzers, der aus einem Kranz von Rohren 11 besteht, die sich einerseits an den Regenerator 8 und andererseits an einen Ringkanal 12 anschließen, sowie einem Kranz von Rohren 13, welche den Ringkanal 12 mit dem Expansionsraum tO verbinden. Der Kühler 7 hat eine Zufuhr 15 und eine Abfuhr 16 für Kühlmedium. Der Erhitzer 9 ist in einem Reaktionsgefäß 17 untergebracht, das mit einem Gemisch aus im wesentlichen Li, Ga gefüllt ist, über dem ein inertes Gas einen Druck auf das Metallgemisch aufrechterhält. Im Behälter 17 ist weiterhin eine elektrische Heizvorrichtung 18 angeordnet, die das Metall zum Schmelzen bringt, wobei ferner ein Rührer 19 vorhanden ist, der mit einem Elektromotor 20 gekuppelt ist und der die Metallschmelze den Erhitzerrohren 11, 13 entlang herumführt. The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which, schematically and not to scale, a Device designed as a hot gas engine for converting caloric energy into mechanical energy Energy with the associated heating system in FIGS. 1 and 2 is shown in two embodiments. In Fig. 1 denotes 1 a cylinder in which a piston 2 and a displacer 3 are movable. the Piston 2 and the displacer 3 are connected to a piston rod 4 and a displacer rod 5, respectively engine not shown connected. Between the piston 2 and the displacer 3 there is a Compression space 6, through a cooler 7, a regenerator 8 and a heater 9 with an expansion space 10 communicates. The heater here has the shape of a tubular heater, which consists of a ring of Pipes 11 is made on the one hand to the regenerator 8 and on the other hand connect to an annular channel 12, and a ring of tubes 13, which the Connect the ring channel 12 with the expansion space tO. The cooler 7 has an inlet 15 and an outlet 16 for Cooling medium. The heater 9 is housed in a reaction vessel 17 which is filled with a mixture of im essentially Li, Ga is filled, above which an inert gas maintains a pressure on the metal mixture. in the Container 17 is further arranged an electrical heating device 18, which the metal for melting brings, wherein there is also a stirrer 19 which is coupled to an electric motor 20 and the Metal melt leads around the heater tubes 11, 13.

In einem Behälter 21 ist als Oxydationsmittel Schwefelhexafluorid (SFö) in flüssiger Form gespeichert. Auf der Oberseite schließt sich an den Behälter 21 eine Leitung 22 an, in der ein Flüssigkeitsabscheider 28 vorgesehen ist. Die Leitung 22 schließt sich am anderen Ende durch jeden der Regelhähne 24 an eine Anzahl von Ausstromdüsen 25 an, von denen deutlichkeitshalber bei jedem Hahn 24 nur eine dargestellt ist und die in den Behälter 17 ausmünden. In der Leitung 22 ist zwischen dem Flüssigkeitsabscheider 28 und den Hähnen 24 ein Reduzierventil 27 und ein Puffergehäuse 26 vorgesehen. In a container 21, sulfur hexafluoride (SFö) is stored in liquid form as an oxidizing agent. on the upper side of the container 21 is followed by a line 22 in which a liquid separator 28 is provided is. The line 22 closes at the other end through each of the control valves 24 to a number of Outflow nozzles 25, of which, for the sake of clarity, only one is shown for each tap 24 and which are shown in the Open out container 17. In the line 22 between the liquid separator 28 and the taps 24 is a Reduction valve 27 and a buffer housing 26 are provided.

An die Abfuhr 16 des Kühlers 7 schließt sich eine Leitung 30 an, die bei 3i und 32 in thermischer Beruh-The outlet 16 of the cooler 7 is followed by a line 30, which at 3i and 32 is in thermal calming

5 ^w 65 ^w 6

rung mit dem Reduzierventil 27 und dem Flüssigkeits- noch in thermische Berührung mit der Umgebung odeition with the reducing valve 27 and the liquid still in thermal contact with the environment odei

abscheider 28 steht. Weiterhin ist die Leitung 30 bei 33 mit Kühlwasser gebracht werden, da zum Verdampferseparator 28 is standing. Furthermore, the line 30 is brought to 33 with cooling water, since to the evaporator

in thermischer Berührung mit dem Behälter 21. von SFb weniger Wärme erfordert wird als im KühleiIn thermal contact with the container 21, less heat is required of SFb than in the cooling unit

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende. vom Kühlmedium aufgenommen wird, so daß die überThe operation of this device is as follows. is absorbed by the cooling medium, so that the over

Die Heizvorrichtung 18 schmilzt das Metallgemisch 5 schüssige Wärme angeführt werden muß. Das KühlsyThe heater 18 melts the metal mixture 5 shots of heat must be applied. The Kühlsy

im Behälter 17. Darauf werden Regelhähne 24 geöffnet, stern kann auch von dem offenen Typ sein, wobei da;in the container 17. Control cocks 24 are then opened, stern can also be of the open type, where there;

wodurch dampfförmiges 5Fb durch die Ausstromdü- Kühlmedium bei 15 zugeführt wird und bei 34 die Vorwhereby vaporous 5Fb is supplied through the Ausstromdü- cooling medium at 15 and at 34 the Vor

sen 25 in den Behälter 17 hereinfließt, wo dieser Dampf richtung verläßt.sen 25 flows into the container 17, where this steam leaves direction.

unter Wärmeentwicklung mit dem darin vorhandenen Auf diese Weise wird eine Vorrichtung erhalten, beIn this way a device is obtained, be

Metall reagiert. Die entwickelte Wärme wird dem Er- _i0 der die Verdampfungswärme für das SFb nicht mehlMetal reacts. The heat developed the ER _i0 of the heat of vaporization for the SFb not flour

hitzer 9 zugeführt. Die zugeführte Wärme wird von der Umgebung entzogen wird, so daß nicht mehr dieheater 9 supplied. The heat supplied is withdrawn from the environment, so that no longer the

dem Heißgasmotor, in dem ein Arbeitsmedium einen Gefahr vorliegt, daß Eis auf den Wärmeaustauschfläthe hot gas engine, in which a working medium is at risk of ice on the Wärmeaustauschflä

thermodynamischen Zyklus vollführt, in mechanische chen erzeugt wird, während Temperatur und Druck de;thermodynamic cycle performs, in mechanical chen is generated, while temperature and pressure de;

Energie umgewandelt, die von der Kolbenstange 4 auf SFe sehr gleichmäßig sind.Energy converted, which are very evenly from the piston rod 4 to SFe.

ein nicht dargestelltes Getriebe übertragen wird. Dabei 15 F i g. 2 zeigt schematisch eine als Heißgasmotor aus nimmt das Arbeitsmedium im Erhitzer 9 Wärme auf, gebildete Vorrichtung zur Umwandlung von kalori während das Arbeitsmedium im Kühler 7 Wärme dem scher Energie in mechanische Energie, wobei die be Kühlmedium abgibt, das durch die Zufuhr 15 zugeführt reits in F i g. 1 dargestellten Einzelteile mit den glei wird. chen Bezugsziffern bezeichnet sind. Abweichend vor Beim öffnen der Regelhähne 24 fließt, wie gesagt, 20 der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung sind hier zwe dampfförmiges SFe aus dem Behälter 21 durch die Lei- Behälter 41 und 61 vorgesehen, in denen als Oxyda tung 22 in den Behälter 17. Dadurch wird der Druck tionsmittel flüssiges SFb gespeichert ist. An diese Be erniedrigt. Der Druck muß somit durch Verdampfung hälter schließen sich Leitungen 42 bzw. 62 an, in dener einer Menge SF6 ergänzt werden. Diese Verdampfung Flüssigkeitsabscheider 48 bzw. 68, Reduzierventile 47 erfordert eine Zufuhr von Wärme. Dies wird dadurch 25 bzw. 67 und Puggergefäße 46 bzw. 66 vorgesehen sind bewerkstelligt, daß an die Abfuhr 16 des Kühlers 7 eine Diese Leitungen münden am anderen Ende durch ReLeitung 30 angeschlossen wird, die bei 33 in thermi- gelventile 44 bzw. 64 und Ausstromdüsen 45 bzw. 65 ir scher Berührung mit dem Behälter 21 ist. Da die im den Behälter 17 aus, wobei der SFe-Strom durch diese Kühler 7 aufgenommene Wärme erheblach größer ist Leitungen mittels der Regelhähne 44 bzw. 64 regelbar als die zum Verdampfen von SF6 im Behälter 21 erfor- 30 ist. An die Kühlmediumabfuhr 16 schließen sich danr derliche Wärme, liegt nicht die Gefahr eines Frierens zwei Leitungen 50 und 70 an, die bei 51 bzw. 71 Wärme des Kühlmediums in der Leitung 30 vor. Die Tempera- austauschen mit den Reduzierventilen 47 bzw. 67 unc tür und somit auch der Druck von SFe im Behälter 21 bei 52 bzw. 72 mit den Flüssigkeitsabscheidern 48 bzw werden sehr gleichmäßig sein. Der Dampfdruck von 68 und bei 53 bzw. 73 mit den Behältern 41 bzw. 61 SFe ist bei Temperaturen über 0⁰C stets hinreichend 35 Ferner enthält die Vorrichtung noch einen Behälter 8C hoch, um einen Strom von SFb Dampf zum Behälter 17 mit einem inerten Gas, das durch die Leitungen 81 und aufrechtzuerhalten, so daß keine zusätzlichen Pump- 82 mit Regeihähnen 83 und 84 den Leitungen 62 und 42 mittel dazu notwendig sind. Zwischen den Regelhähnen zugeführt werden kann. Mittels dieses inerten Gases 24 und dem Flüssigkeitssabscheider 28 ist eine Redu- kann verhütet werden, daß bei niedriger Ausstromgezierventil 27 vorgesehen, in dem der Dampfdruck, der 40 schwindigkeit des SF6 im Behälter 17 das flüssige Mez. B. 30 Atm betragen kann, auf einen konstanten tall in die Leitungen 62 und 42 gelangt. Das zugeführte Druck von z. B. 10 Atm herabgemindert wird. Die Aus- inerte Gas kann durch das Rückschlagventil 85 und die stromdüsen 25 haben einen solchen Durchgang, daß Pumpe 86 wieder dem Behälter 80 zugeführt werden, der Druckunterschied zwischen 10 Atm und dem Druck Obgleich in der Zeichnung der Deutlichkeit halber im Reaktionsgefäß 17 eine solche Strömungsgeschwin- ₄₅ jede der Zufuhrleitungen 42 bzw. 62 nur durch einen digkeit des SF6 im Ausstromnutzen herbeiführt, daß enzigen Regelhahn 44 bzw. 64 an nur eine Ausstromdü-Metallschmelze nicht hineindringen und die Ausstrom- se 45 bzw. 65 angeschlossen ist, wird einleuchten, daC düsen nicht von SF6 angegriffen werden können. Der jede dieser Zufuhrleitungen sich an eine Anzahl von zugeführte SF6-Strom läßt sich durch öffnen bzw. Ausstromstutzen anschließen kann wobei entweder Schließen eines oder mehrerer der Hähne 24 regeln. 50 zwischen jedem Ausstromstutzen und der betreffender Um zu vermeiden, daß etwaiges mit dem Dampf mit- Zufuhrleitung ein Regelhahn vorhanden ist, oder die geführtes flüssiges SF6 in das Reduzierventil 27 gelangt, einer Zufuhrleitung zugehörenden Ausstromstutzen ist in der Leitung 22 ein Flüssigkeitsabscheider 28 vor- gruppenweise angeordnet sind, wobei jede Gruppe sich gesehen. durch einen Regelhahn an die Zufuhrleitung anschließt Um zu verhüten, daß das Reduzierventil 27 und der 55 Auf diese Weise läßt sich durch die Wahl der geöffne-Flüssigkeitsabscheider 28 kalter als der Behälter 21 ten Regelhähne der aus jedem Oxydationsmittelbehälwerden, wodurch Kondensation von SFe-Dampf im Re- ter abgeführte SF6-Strom regeln. Durch diese Regelung duzierventil und ^:". Flüsssigkeitsabscheider auftreten der SF6 Entnahme aus jedem der Behälter 41 und kann, ist die Kühlmediumleitung bei 31 und 32 in ther- und durch eine angemessene Wärmezufuhr an diese mischer Berührung mit dem Reduzierventil und dem 60 Behälter kann der Schwerpunkt des Ganzen im Betrieb Flüssigkeitsabscheider. nach Wahl stationär gelassen oder verschoben werden. Das bei 34 die Leitung 30 verlassende Kühlmedium Die Zeichnung zeigt nur zwei Ausführungsformen kann gegebenenfalls der Zufuhr 15 des Kühlers 7 zu- der Vorrichtung. Es wird einleuchten, daß eine große rückgeführt werden, so daß ein geschlossenes Kühlsy- Anzahl baulicher Abarten innerhalb des Rahmens der stern erhalten wird. Zwar muß das Kühlmedium dann 65 Erfindung möglich sind.a transmission, not shown, is transmitted. 15 F i g. 2 shows schematically a hot gas engine from which the working medium in the heater 9 absorbs heat, a device formed for converting kalori while the working medium in the cooler 7 heats the shear energy into mechanical energy, the cooling medium being given off by the supply 15 already in F i g. 1 shown items with the same. Chen reference numerals are designated. In contrast to when the control valves 24 are opened, the flow in FIG. 1 device shown here two vaporous SFe from the container 21 through the Lei container 41 and 61 are provided, in which as Oxyda device 22 in the container 17. As a result, the pressure medium liquid SFb is stored. Humiliated to this Be. The pressure must therefore be connected by evaporation container to lines 42 and 62, in which a quantity of SF6 are added. This evaporation liquid separator 48 or 68, reducing valves 47 requires a supply of heat. This is accomplished by providing 25 and 67 and Pugger vessels 46 and 66, respectively, by connecting a line opening to the outlet 16 of the cooler 7 at the other end through re-line 30, which at 33 in thermal control valves 44 and 64 and Outflow nozzles 45 and 65 ir shear contact with the container 21 is. Since the heat absorbed in the container 17, with the SFe flow through this cooler 7, is considerably larger, the lines can be regulated by means of the control valves 44 or 64 than is required for the evaporation of SF6 in the container 21. The cooling medium discharge 16 is then followed by heat if there is no risk of freezing two lines 50 and 70, the heat of the cooling medium in the line 30 at 51 and 71, respectively. The temperature exchange with the reducing valves 47 and 67 and thus also the pressure of SFe in the container 21 at 52 and 72 with the liquid separators 48 and will be very even. The vapor pressure of 68 and at 53 and 73 with the containers 41 and 61, SFe is at temperatures above 0 ⁰ C 35 always sufficiently Further, the apparatus also comprises a container 8C highly inert to a stream of SFb steam to the container 17 with a Gas to be maintained through lines 81 and, so that no additional pumping 82 with control valves 83 and 84 to lines 62 and 42 means are necessary. Can be fed between the control valves. By means of this inert gas 24 and the liquid separator 28, a reduction can be prevented that, when the Ausströmgezierventil 27 is low, in which the vapor pressure, the speed of the SF6 in the container 17, the liquid Mez. B. can be 30 atm, reaches a constant tall in the lines 62 and 42. The applied pressure of z. B. 10 atm is reduced. The inert gas can pass through the check valve 85 and the flow nozzles 25 so that the pump 86 can be fed back to the container 80, the pressure difference between 10 atm and the pressure ₄₅ each of the supply lines 42 or 62 only causes the SF6 to be in the outflow benefit so that the single control valve 44 or 64 does not penetrate into just one outflow nozzle and the outflow 45 or 65 is connected, it will be evident that nozzles cannot be attacked by SF6. Each of these supply lines can be connected to a number of supplied SF6 streams by opening or connecting outflow nozzles, whereby either closing one or more of the taps 24 regulates. 50 between each outflow nozzle and the relevant one are arranged, with each group seen. connected to the supply line by a control valve in order to prevent the reducing valve 27 and the 55. In this way, by selecting the open liquid separator 28, the control valves can be colder than the container 21 from each oxidizing agent container, causing condensation of SFe vapor in the Regulate further discharged SF6 current. By this regulation duzierventil and ^: ". Liquid separators occur the SF6 withdrawal from each of the containers 41 and can, the cooling medium line at 31 and 32 is in thermal and through an adequate supply of heat to this mixer contact with the reducing valve and the 60 container can be the focus The cooling medium leaving the line 30 at 34. The drawing shows only two embodiments, the supply 15 of the cooler 7 to the device. It will be evident that a large one can be returned so that a closed cooling system is obtained within the framework of the star, although the cooling medium must then be possible.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vorrichtung zur Umwandlung von kalorischer Energie in mechanische Energie, insbesondere Heißgasmotor, der mindestens einen Raum niedrigerer mittlerer Temperatur, in dem ein Arbeitsmedium komprimiert werden kann, und mindestens einen mit diesem in Verbindung stehenden Raum höherer, mittlerer Temperatur enthält, in dem das Arbeitsmedium expandiert werden kann, wobei in der Verbindung zwischen jedem Paar dieser Räume ein Wärmetauscher, vorzugsweise ein Regenerator, vorgesehen ist, durch den das Arbeitsmedium hin- und herfließen kann, um auf dem Weg von dem Kompressions- zum Expansionsraum Wärme aufzunehmen und in der umgekehrten Richtung Wärme abzugeben, wobei weiterhin ein mit einer Kühlmediumzufuhr und -abfuhr versehener Kühler vorgesehen ist, der dem Arbeitsmedium Wärme entzieht, das in demjenigen Teil der Vorrichtung vorhanden ist, der auf der dem Kompressionsraum zugewandten Seite des Wärmetauschers liegt, während ein Heizsystem für die Zufuhr von Wärme an das Arbeitsmedium vorgesehen ist, das in demjenigen Teil der Vorrichtung vorhanden ist, der auf der dein Expansionsraum zugewandten Seite des Wärmetauschers liegt, wobei das Heizsystem mindestens ein Reaktionsgefäß mit einem bei der Betriebstemperatur flüssigen Metall oder Gemisch aus Metallen und mindestens einen Behälter mit einem verflüssigten Oxydationsmittel enthält, das mit der im Reaktionsgefäß vorhandenen Flüssigkeit unter Entwicklung von Wärme chemisch derart reagieren kann, daß die Reaktionsprodukte bei der im Reaktionsgefäß vorherrschenden Temperatur und dem Druck fest und/oder flüssig sind, wobei der Behälter durch mindestens eine Zufuhrleitung mit dem Reaktionsgefäß in Verbindung steht, wobei eine Regelvorrichtung für die dosierte Oxydationsmittelzufuhr an das Reaktionsgefäß vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Kühlmediumabfuhr (16) des Kühlers (7) mindestens eine Leitung (30, 50, 70) anschließt, der mindestens ein Teil des Kühlmediums zugeführt werden kann und die Wärme an den Behälter (21,41,61) mit dem verflüssigten Oxydationsmittel abgibt, wobei das Oxydationsmittel derart gewählt ist, daß es bei der Kühlmediumtemperatur einen Dampfdruck aufweist, der höher ist als der Druck im Reaktionsge- fäß(17).1. Device for converting caloric energy into mechanical energy, in particular Hot gas engine, the at least one space of lower average temperature in which a working medium can be compressed, and at least contains a room of higher, medium temperature connected to this, in which the Working medium can be expanded, being in the connection between each pair of these spaces a heat exchanger, preferably a regenerator, is provided through which the working medium and can flow in order to absorb heat on the way from the compression to the expansion space and heat in the opposite direction dispense, wherein a cooler provided with a cooling medium supply and discharge is also provided, which removes heat from the working medium, which is present in that part of the device which lies on the side of the heat exchanger facing the compression chamber, while a Heating system for the supply of heat to the working medium is provided in that part the device is present, which is on the side of the heat exchanger facing your expansion space, the heating system at least one Reaction vessel with a metal or mixture of metals and metal that is liquid at the operating temperature Contains at least one container with a liquefied oxidizing agent, which under development with the liquid present in the reaction vessel of heat can react chemically in such a way that the reaction products in the reaction vessel prevailing temperature and pressure are solid and / or liquid, the container through at least one supply line is connected to the reaction vessel, a control device for the metered supply of oxidant being connected the reaction vessel is provided thereby characterized in that the coolant discharge (16) of the cooler (7) at least a line (30, 50, 70) connects to which at least part of the cooling medium can be fed and the heat to the container (21,41,61) with the liquefied oxidizing agent, wherein the Oxidizing agent is chosen such that it has a vapor pressure at the cooling medium temperature which is higher than the pressure in the reaction vessel vessel (17).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der sich an die Oxydationsmittelbehälter (21,41,61) anschließenden Zufuhrleitungen (22,42,62) em Reduzierventil (27,47,67) und zwischen diesem Reduzierventil und dem betreffenden Behälter ein Flüssigkeitsabscheider (28, 48, 68) vorgesehen sind, wobei jede der erwähnten, von Kühlmedium durchflossenen Leitungen (30, 50, 70) vor der Wärmeabgabe an den betreffenden Oxydationsmittelbehäiter (21,41,61) Wärme an das zugehörende Reduzierventil (27,47,67) und dem Flüssigkeitsabscheider (28,48,68) überträgt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in each of the supply lines (22,42,62) adjoining the oxidizing agent container (21,41,61) em reducing valve (27,47,67) and a liquid separator (28, 48, 68) between this reducing valve and the relevant container are provided, each of the mentioned lines (30, 50, 70) through which the cooling medium flows transfers heat to the associated reducing valve (27,47,67) and the liquid separator (28,48,68) before the heat is given off to the oxidant container concerned (21,41,61).

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung kalorischer Energie in mechanische Energie,The invention relates to a device for converting caloric energy into mechanical energy, insbesondere einen Heißgasmotor, der mindestens einen Raum niedrigerer mittlerer Temperatur, in dem ein Arbeitsmedium komprimiert werden kann, und mindestens einen mit diesem in Verbindung stehenden Kaum höherer, mittlerer Temperatur enthält, in dem das Arbeitsmedium expandiert werden kann, wobei in der Verbindung zwischen jedem Paar der erwähnten Räume ein Wärmetauscher, vorzugsweise ein Regenerator, vorgesehen ist, durch den das Arbeitsmedium hin- und herfließen kann, um auf dem Weg vom Kompressionsraum zum Expansionsraum Wärme aufzunehmen und in der umgekehrten Richtung Wärme abzugeben, wobei weiterhin ein mit einer Kühlmediumzufuhr und -abfuhr versehener Kühler vorgesehen ist, der dem Arbeitsmedium Wärme entzieht, das in demjenigen Teil der Vorrichtung vorhanden ist, der auf der dem Kompressionsraum zugewandten Seite des Wärmetauschers liegt, während ein Heizsystem für die Zufuhr von Wärme an das Arbeitsmedium vorgesehen ist, das in demjenigen Teil der Vorrichtung vorhanden ist, der auf der dem Expansionsraum zugewandten Seite des Wärmetauschers liegt, wobei das Heizsystem mindestens ein Reaktionsgefäß mit einem bei der Betriebstemperatur flüssigen Metall oder Gemisch aus Metallen und mindestens einen Behälter mit einem verflüssigten Oxydationsmittel enthält, das mit der im Reaktionsgefäß vorhandenen Flüssigkeit unter Entwicklung von Wärme chemisch derart reagieren kann, daß die Reaktionsprodukte bei der im Reaktionsgefäß vorherrschenden Temperatur und dem Druck fest und/oder flüssig sind, wobei der Behälter durch mindestens eine Zufuhrleitung mit der Reaktionsgefäß in Verbindung steht, wobei eine Regelvorrichtung für die dosierte Oxydationsmittelzufuhr an das Reaktionsgefäß vorgesehen istin particular a hot gas engine that has at least one room of lower average temperature in which a working medium can be compressed, and at least one associated with this Contains hardly any higher, mean temperature in which the working medium can be expanded, with in the connection between each pair of said spaces, a heat exchanger, preferably a regenerator, is provided through which the working medium Can flow back and forth in order to absorb heat on the way from the compression chamber to the expansion chamber and to give off heat in the opposite direction, with a further supply of cooling medium and discharge provided cooler is provided, which extracts heat from the working medium in the one Part of the device is present, which lies on the side of the heat exchanger facing the compression chamber, while a heating system for the supply of Heat is provided to the working medium, which is present in that part of the device on the side of the heat exchanger facing the expansion space, the heating system at least a reaction vessel with a metal or mixture of metals and a liquid at the operating temperature contains at least one container with a liquefied oxidizing agent, which with the liquid present in the reaction vessel with the development of Heat can react chemically in such a way that the reaction products solid and / or at the temperature and pressure prevailing in the reaction vessel are liquid, the container being connected to the reaction vessel by at least one supply line stands, wherein a control device is provided for the metered supply of oxidant to the reaction vessel

Bei bekannten Vorrichtungen vorerwähnter Art, die außer Heißgasmotoren z. B. auch Gasturbinen sein können, durchläuft ein Arbeitsmedium einen thermodynamischen Zyklus. Das Arbeitsmedium wird dann bei niedriger Temperatur in einem Kompressionsraum zusammengedrückt und darauf bei hoher Temperatur in einem Expansionsraum expandiert. Um den Kompressionsraum auf einer hinreichend niedrigen Temperatur zu halten, wird mittels eines von einem Kühlmedium durchflossenen Kühlers dem Arbeitsmedium Wärme entzogen, während zum Aufrechterhalten der Temperatur des Mediums im Expansionsraum mittels eines Heizsystems dem Arbeitsmedium Wärme zugeführt wird. Bemerkenswert bei dem in dieser Vorrichtung verwendeten Heizsystem ist, daß es unabhängig von der Umgebung der Vorrichtung Wärme liefern kann. Dies bedeutet, daß dieses Heizsystem Wärme liefert, ohne Verbrennungsluft zu verbrauchen und ohne Verbrennungsgase abzugeben. Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eignet sich daher besonders gut zur Verwendung an Stellen, wo keine Verbrennungsluft vorhanden ist und/oder Stellen, wo Luftverschmutzung durch Abgase unzulässig ist.In known devices of the aforementioned type that except for hot gas engines B. can also be gas turbines, a working medium goes through a thermodynamic cycle. The working medium is then at low temperature in a compression room and then at high temperature in an expansion space expands. To keep the compression room at a sufficiently low temperature to keep, the working medium is heated by means of a cooler through which a cooling medium flows withdrawn while maintaining the temperature of the medium in the expansion space by means of a Heating system is supplied to the working medium heat. Noteworthy for the one in this device The heating system used is that it can provide heat regardless of the environment around the device. This means that this heating system delivers heat without consuming combustion air and without emitting combustion gases. The device according to the The present invention is therefore particularly well suited for use in places where there is no combustion air and / or places where air pollution from exhaust gases is inadmissible.

Das Metall oder das Metallgemisch in dem Reaktionsgefäß kann durch eines oder mehrere der Metalle Li, Na, K, Mg, Al und/oder eines oder mehrere der seltenen Erdmetalle gebildet werden. Diese Metalle und insbesondere Kombinationen derselben haben den Vorteil eines verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunktes und einer großen Wärmeentwicklung pro Volumeneinheit. Das Oxydationsmittel kann z. B. durch ein Halogen oder eine Halogenverbindung, insbesondere eine Fluorverbindung, gebildet werden, die bei Zimmertem-The metal or the mixture of metals in the reaction vessel can be one or more of the metals Li, Na, K, Mg, Al and / or one or more of the rare earth metals are formed. These metals and In particular, combinations of these have the advantage of a relatively low melting point and a large amount of heat generated per unit volume. The oxidizing agent can e.g. B. by a halogen or a halogen compound, especially one Fluorine compounds, which are formed at room temperature