DE1949191A1 - Waermekraftmaschine,insbesondere Kolbenmaschine - Google Patents
Waermekraftmaschine,insbesondere KolbenmaschineInfo
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Description
7 Stuttgart N, Menzelstraße 40
29. Sep. 1969
,Ingο Kontstsntin P&ttass
Stuttg&rt-untertürkhelia
Stuttg&rt-untertürkhelia
33 A 31 333 - St
Die Erfindung betrifft eine nach den Stirling-Prozess
arbeitende Wärmekraftmaschine insbesondere eine Kolbenmaschine j? die wenigstens jeweils eine Kraftmaschine und
eine Arbeitsmaschine umfasst? »wischen denen ein gasförmiges Arbeitsmedium über einen Regenerator austauschbar ist»
Bei bekannten Wärmekraftmaschinen dieser Art sind Arbeitsmaschine und Kraftmaschine über einen Regenerator verbunden * dea in übergang von der Arbeitsmaschine sur Kraftmaschine ein Erhitxar nachgeschaltet istρ in den das
der Kraftmaschine zuströmende Arbeitsmedium indirekt 0 doh«
durch wärmeleitung und Wärmestre&hlung aufgeheist wird.
Durch Verwendung der besten der verfügbaren„ thermisch
hochfesten Materialien für den Wärmeaustauscher lassen
sioh so Temperaturen von maximal etwa 1200° C für das Arbeitsmedium erreichen· Eine weitere Aufhitxung des
ArbeltsmediuBts ist im Hinblick auf den thermischen Wirkung»«
grad der Maschine «war erwünscht und 1st theoretisch
- 2 -1098U/1275
auch möglich ρ schsitsrt aber an der Wärmebelaetbarkeit
der für den Austauscher verwendeten Materialien <? die bei
der für eine weitere Erhöhung der Endtemperatur des Arbeitsmedium« erforderlichen verstärkten Aufhellung des Aus0
tauschers versagen·
Bei einer Wärmekraftmaschine der eingangs genannten Art
wird dieser Nachteil erfindungsgemäss durch eine Ausge«
ataltung vermieden 0 bei der das Arbeitsmedium kraft·9
naschineneeltig durch Zuführen und Verbrennen von Kraftstoff unmittelbar erhitzt wird und bei der *b
arbeitsaaachinenaeitig wenigstens teilweise das verbrauchte
Arbeitsmedium durch frisches ersetst wird«. Durch die
erfindungsgeaässe? unmittelbare Erhitzung des ArbeitsaediuEia fallen zunächst jene Beschränkungen in der
Auf heizung des Arbeitsmedium* weg? die sich durch die
Verwendung eines Wärmeaustauscherβ ergeben. Darüberhinaus
nacht sich bei der erfindungsgemässen Lösung sehr vorteilhaft bemerkbar 9 das das Bauvolumen der Maschine sich
infolge des Wegfalls des Wärmeaustauschers erheblich verringert? was die Haschine ist übrigen auch nicht
unbeachtlich verbilligt«
Zn Ausgestaltung der Maschine erweist es sich als vorteilhaft „ die Erhitzung des Arbeitsmedium unmittelbar in der
Kraftmaschine vorausnehmen <> Hierdurch werden besondere
Brennkammern vermiedeno Ferner erweist es sieh auch
als zweckBgssig,, das Arbeitsmedium in der Arbeitsmaschine
auszutauschen.
1098U/1275
Bin® konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung einer
derartigen Wämäksrafteasehine ist dadurch au erreichen?
daß sowohl d.ie Arb©iteamsehine sie auch die Kraftmaschine
als Hubkolbomnasahins ausgebildet wird? wobei Arbeite-
und Kraftmaschlna phaseaver@et.st swangsgesteuert w eindo
In weiterer Ausgestaltung das Erfindungsgedankens können
suraindest eine Arbaits=· «2nd eins Kraftmaschine9 di© ale
Hubkolbenmaschine ausgebildet sind? eine Maschinen»
ainhait bildsnd eisisndsr gegenübesfllefend angeordnet und
über den Regenerator als Swißchenglisd miteinander fest
verbunden ee£nr wodurch «ich die sum phasenveraetaten
Antrieb der b@id^n Mri@ch:lnsn notwendige Sv/angekupplung
in einfache.? Waiss asraichon lässt o Weiter ist bei dieser
Grundanordnung auch insgesiaaiat ein s©hr einfacher konetruk"
tiV4>r Aufbau zu erraichari; bei d@m inebaaondare weitgehend
auf bekannte und erprobt© Bauelemente zurückgegriffen
kanno
Die Einbringung ä&& Kraffeetoffes i.n die Kraftmaschine
erfolgt erfindungsgerdisa in vorteilhafter Waise durch
Die Steuerung ds» ^snigfatsns t®il"tmieen Hustauscheo
des aus der Kxa£tJ3&schin3 über den Regenerator · in die
Arheitssaaiscüne verds-ängtan Arbaitauaediurua kann @rfin-»
dungsgasaUce .in an eiel·. bekannter Weise durch Schi it se
erfolgen so daß (sich insbesondere bei Verwendung
eines? Hubkulbsnmasiihine besonders einfache und auch
gut su beherrschende Gaswachaelvorgängs ergaben*
« 4 1098U/1275
In w@itffiK-€$r £,us»b£ldung dar Erfindung kann di© der Arböltßgsigshös'ig®
Sinriohtimg susa Austausch des Arbeits-
©ins Aufladeeinrichtung usäfasßonp durch di©
frisches ArfeeitssasdisiKi voseköiapsfiiaiert der Arbeite·»
si&sehlne suführbas? isfc? wofasl sweckiaäseigerwelse die
Aufladung über ala®a Abgastubolade? erfolgtα
Durch öl© erfisidungsgamässs ^«gestaltung ©in©r
kraftißaschin© der ©ingangs genannten Art kann ©ine
grosfä® spesifische Leistimg derselben erreicht und
sondere ß^oh ©in© V@?rb©ss©stang das tharmis-chsn Wirkung««·
und ckimit d©r E^ergiesusnutiung ersielt
Die Erfinäußg wird nachfolgend anhand eines
ai@rt dargestellten Än?.sführungsbssigpiel©s näher erläutert
daß eine nseh d®ra Stislteg^Fsrosese arbeitende Wä£tae°
krsftmasshin® seigt» die aus swai über einen Regenerator
Hubkolbaniaasehinen aufgebaut lato
In dem &u@£uh£ungsb@l@pi®l isind 8w©i Hubkolbexinwaßchinisn
I1? 2 nach Art von Gsgffißlcolbsmiassehinen «inandor gg
liegend ang@ordn®t und sylindasrkopfeeitig über einen
Rsgenasatosr 3 verbunden? d©r für dse Arbaitsaediusi
durchlässig isfco Von den Hubkolbenmaechinen 1.·, 2 «rbeitet
di© Maschine 1 ale KrsftiaasehisiOf wShrend di« Maschine
eis
Arbaitsasasohins 2 ist ira Aus£uhxxmgeb<sispiel mit
ainem Kinl&ßechlits 4 und wenigstens einem
ts 5 versehen; über die der Austausch des
ArbaitsEi®öiiKsa erfolgt, tsnd swar in Abhängigkeit vor
der jeweiligen Stellung des Kolbens 6 äox
1098U/ 1275
der über den Kurbeltrieb 7 zwangsläufig innerhalb des
Zylindern 3 auf und ab bewagt
Di© im wesentliches! gleich aufgebaute Kraftmaschine
weist einen Kolben β1 g ©iaen Kurbeltrieb 7' und einen
Zylinder 8° aufr/ der im Gegensatz au dem der Arbeite·"
maschine allerdings geschlossen ist und keine Steuer-»
kanal© aufweist0 Die sw&ngaweisa Verbindung zwischen
den Kurbel trieben 7 und 7' der Arbeitsmaschine 2 und
der Kraftmaschine X9 durch die die Kolben 6? 6*
pasenversetst zwangsgasjftsuert sind; ist im Ausführungen
baispiol nicht dargestellte
Die für d@n Arbsiteablauf nach den Stirllng^Prosess
notwendige xuaStslichs Aufhellung des Arbsitsmediums
bei dessen über&itfe atxs der Aäeitsmaechine in die
Kraftmaschine wird erflndungsgemäss dadurch erreicht,
daß in da» Arbeitsmedium bei der dargestellten Ausführung
nach dessen Durchließ durch den Regenerator 3 Kraftstoff eingespritzt wird^ der sur Verbrennung gelangte
Da das Arbeitsmedium bei dar dargestellten Aueführungsform den für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoff
abgeben muae, muss bei der erfindungsgestässen Ausge»
staltung der nach dent Stlrling^Prosess arbeitenden
ffärm^kraftiaaschine stets wenigstens ein Teil does
Arbeitsmedium» ausgetauscht werden a Dieser Austausch
erfolgt fiber die in der Arbeitsmaschine 2 vorgesehenen
Ein- und Ausiaßkanäle» Diesen;; baswo der Arbeitsmasohine
wird das Arbeitsmedium nach Durchlauf des Expansionstaktes der Kraftmaechine über den Regenerator 3
zugeführt e der beim Ausschieben des^rbeitsmedluns aus der
- 6 -1098U/1275
Kr&ftzaaechlns dieseta susiindeä ainem wesentlichen Teil
sein©? Warne QKtsiahfe und dadurch aufgehalst wirdo
Entsprechend äer Ströiaungsrlchtung daa au« der Kraft»
maschine 1 in die iTu&sitCEasechins 2 übergaschobenan
Ärbeitamsdiujjia wird der Rsgsnarator 3 kraftmaschinen*3
s®itig wgseatlieh stärker aufgehe!st als arbeitsmaschinen«
aeitig,? so daß ©ich innerhalb des Regenerators au? Arbeite
maschine hin ain TamparaturgöfälXe ergibt.
die epeaifiechö Laistting der Maa-shirie . - su verbessern
kann die Energie der über den ÄuslaSkan&l 5 «usatr&aenden
Abgase in bekannter Weisa sum Antrieb eines
eines Turbolader β IO verwendet werden?
dureh$fer &rb@itsm%schine über den Einlaßkanal 4
Arbeitsmedium unter Ubardsuck auge führt wird,, Dieses
irische Arbeitsmedium wird aus der Arbeitsmaschine über
den Regenerator in die Kraftmaschine gedrückt^ dabei bereite erhitst und nachfolgend durch Einspritsen von
Kraftstoffρ die hierfür vorgesehene Anlage ist schema*
tieiert alt 9 angedautat>
und Verbrennen desselben in de» Arbeitsspalt«» weiter aufgehöiato Die hierdurch erreich»
bare Volusienauedehnung des Arbeitsmadiuros wird sua An«
trieb dar Kraftssaschine ausgenutsto
Xm Ausführtmgsbeispiel ist lediglich schematisch angedeutet ff daß der Kraftstoff sur Verbrennung in die
Kraftaaschins eingegeben s voraugexjsiae eingesprltst wird«
Nicht geseigt let, daß, ura die Wämebelastung der Kraftmaschine
im Bereich der Verbrennungssone in erträglichen
Grenzen su halten„eine spezielle Brennkainer vorgesehen
werden kann? die beispielsweise im übergang swischen
dem Regenerator 3 und der Kraftmaschine" 1 vorgesehen werden
kann«
- 7 . 1098U/1275
Diarch dia erfänrlvmgagejnäsße ο unmittelbare Aufhelsung
dee Axhattssiediu'aä mtnä für dieses Temperaturen ero
reiehba»,, die w-asentl&esh. höher als bsi den herkömmlichen
Konstruktionen liegenf bsi denen dss Arbsits»ediuia
mir mittelbar a\ifg@h«s&st wird« Weiter ist hieSurch auch
eine wesentlich kompaktere Konstruktion erreichbar ? da
die für die mittelbare Aufheisimg notwendigen Ein?ich»
■fcurige.n is?, Wagfall kommene Di.® Aufhellung auf wesentlich
höhsx© iöiaparatiii?«© ©inasesifee xmä der Wegfall besonders
Bais^slle andererseits ergibt oin besondere
Gewiohts»Lsietungaverhältnis der erfindunge^
Dieses kann durch die vosgs^ehan© Aufladeeinrichtung noch
v: verbessert tferden 0 Darüberhinsua aeiohnet sich
di@ ©rfindungsgei-aaaea Konstruktion auch durch einen
insgfosasat ga^shea bssosiäsrs einfachen Aufbau bus, da
di® gögenläufigsn Kolben in einfacher Weise phaeenver*»
setzt gesteuert werden
Die erfindungsgomäsae Wäraiekraftoiaschine, die unter Beibehalt des erflsdungsgettässen Prinsipis auch als Druokkolbenraasohine mit auesenliegender HUlIki?urve ausgebildet sein karaij, vereinigt in eich die Vorteile der
bekannten Vertorennungsmaschinen mit interner Verbrennung,
näalioh hohe Prozesateraperatur und grosse Leietitngakonzentrationa sowie die der iiaißgaemasohine, näalloh
einen deo Cornos-Proiess angenäherten Wirkungsgrad«
einen ruhigen Lauf und die Eignung für den Vielstoffbetrieb. Desweiteren baut die Haeohine . gewichteleiohtj da das Druckniveau ve* filtnlSBäseig
niedrig und der Bruokanstleg verhältnismässie klein 1st»
und zwar trots eines grossen effektiven mittleren Druckes.
109814/1275
Claims (1)
- Ansprüche/ XJ Nach dem Stiziing^Frosess arbeitend© Wämeksraftmaeohin®;, ^ Kolbenmaschine? <äls wenigstens jeweils eineund ein® Arbs&fcesaasohin® umfasst ff »wischen denen @in gasförmiges Arbeitsmedium über einen Regenerator austauschbar ist? gakennaeichnst durch ehe Ausgestaltung d®r«rt; daß d«&3 AE-bQitsasediuaa kraftmaschinense&ig durch Zuführen und Verbrennen von Kraftstoff unmittelbar erhitzt wird und daß ärb©ita@£isehin@naeitlg wenigstens teilweise das verbrannt® Arbaiteffisdium dureh frisches ersetst wirdo2o Wäsmekraftifl*®chine »sch Anspruch 1? dadurch gakennseichnat« daß das Arbeitsmedium in der Kraftraaechine (1) erhitst wirdo3 c WänaekraftasÄSchine nach Anspruch 1 oder 2P dadurch ge« kenns©ich£iet; daß das ArbeitsaaediisEi in der Arbeitemaechine (2) au@get@uebht wird»4 ο Kämekraftisaechin« nach einem der vorhergehenden Ansprüche „ dadurch gek©miEeiehnöfep daß sowohl die Arbeitsmaschine (2) als auch die Kraftmaschine (1) als Hubkolbenmaschine ausgebildet ist»5 ο WÄnaekrafteasehine nach einem der vorhergehenden Ansprüche P daadurch gekemisalehnet g daß Ärbeio- und Kraftmaschine phasenversetst6 ο Wärmekraftmaschine nach einen der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennseichnst? daß zumindest eine Arbeit*»«* und ein« KraftmaschineP äie/Hubkolb^nmaschinen auegebildet sind,,als1098U/1275ein® Maschineneinheit bildend einander gegenüberliegend angeordnet und über einen Regenerator (3) als Zwischen* glied miteinander fast verbunden sind»7ο Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche)^ dadurch gekennseichnet? daß sur Eingabe des Kraftstoffes in das in der Kraftameehin® (1) befindliche Arbeitsmedium eine Elnsp?itsanlag@ (9) vorgesehen ist«,8o Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche v dadurch gekennzeichnet? daß die Arbeit«maschine (2) eine Schlitzsteuerung (4>ff 5) für dan Austausch des Arbeite» mediums9ο Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 0 dadurch gsketmisaichiiöty daß die der Arbeitsmaschine (2) «ugehörig« Einrichtung sum Austauach des Arbeitsmediums eine Aufladeeinrichtung d©) umfasst g durch die frisches Arbeitsmedium vorkosipriaiiert der Arbeiteraasehine suführbar istο1O0 Wärmekraftmaschine naoh Ansprach 9? dadurch gekennzeichnet ? daß zur Aufladung ein Abgasturbolader (10) vorge» sehen1098U/1275JoLeerseite
Priority Applications (6)
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8330 | Complete renunciation |