DE202015008812U1 - Combined heat with rotary piston steam engine - Google Patents

Combined heat with rotary piston steam engine Download PDF

Info

Publication number
DE202015008812U1
DE202015008812U1 DE202015008812.0U DE202015008812U DE202015008812U1 DE 202015008812 U1 DE202015008812 U1 DE 202015008812U1 DE 202015008812 U DE202015008812 U DE 202015008812U DE 202015008812 U1 DE202015008812 U1 DE 202015008812U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam
rotary piston
generator
heat
steam engine
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202015008812.0U
Other languages
German (de)
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE202015008812.0U priority Critical patent/DE202015008812U1/en
Publication of DE202015008812U1 publication Critical patent/DE202015008812U1/en
Expired - Lifetime 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
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B23/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01B23/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • 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
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Maschine zur Kraftwärmekopplung zur Versorgung von beweglichen und stationären Objekten mit Strom und Wärme, enthaltend: eine regelbare Brennersteuerung, ein System zur Verdampfung von Flüssigkeiten, (insbesondere Wasser), ein Drehkolbendampfmotor mit Einlassschlitzen für Dampf und einem oder mehreren an einer Welle angeordneten Kolben, wobei das erzeugte Drehmoment direkt auf einen Generator geleitet wird; einen Vakuumbereich zur Aufnahme und Kondensation des Restdampfes, einen kombinierten Speisewasser-, Kühlkreislauf und eine regelbare elektrische Last.A combined heat and power plant for supplying electricity and heat to moving and stationary objects, comprising: a controllable burner control, a liquid evaporation system, (especially water), a rotary steam engine having inlet slots for steam and one or more pistons disposed on a shaft, wherein the generated torque is passed directly to a generator; a vacuum area for receiving and condensing the residual steam, a combined feedwater, cooling circuit and a controllable electrical load.

Description

Maschine zur Kraftwärmekopplung mit Drehkolbendampfmotor zur Wärme- und Stromproduktion mit modulierbarer Strom- und Wärmeleistung für bewegliche und stationäre Objekte.Power cogeneration machine with rotary piston steam engine for heat and power production with modulable power and heat output for moving and stationary objects.

Dampfmaschinen üblicher Bauart weisen Kolbenmotor auf, ausgeführt mit Kraftübersetzung über Kurbel und Pleuel auf die Antriebswellen, oder sind als als Drehkolbenmaschinen mit Getriebe ausgeführt. Andere werden als Linearmotoren mit direkt gekoppeltem Generator ausgeführt (z. B. DE 102 09 858 B4 ). Alle bekannten Ausführungen mit Kurbel und Pleuel und/oder Getrieben erfordern eine Schmierung der Lager, die bei den notwendigerweise bei Dampfmaschinen auftretenden hohen Temperaturen der Medien bis zu 500°C und den geforderten hohen Standzeiten (>= 80.000 Bh) nur schwer zu realisieren sind. Die Trennung des Dampfes, bzw. des Kondensats vom Schmiermittel bei Dauerbetrieb sind nicht vollständig zu erreichen. Die bekannten Maschinen können zudem gar nicht, oder nur in kleinem Bereich in der elektrischen und thermischen abgegebenen Leistung variiert werden. Die Modulationsfähigkeit ist allerdings eine wichtige Forderung an Anlagen der Kraftwärmekopplung um Netzdienstleistungen in der zunehmend volatilen Stromversorgung leisten zu können. Lineargeneratoren können zwar in ausreichendem Maße modulieren, sind allerdings im Aufbau sehr aufwändig und erfordern hohe regelmäßige Wartungskosten. Bekannt sind ferner Luftdruckmotoren, die sehr verschleißfrei aufgebaut sind, indem sie die notwendigen Abdichtungen im Druckbereich nicht durch Dichtungen realisiert haben, sondern durch präzise geführte Minimalspalte ohne Berührung der beteiligten Materialien. Ein Teil der Dichtflächen werden dazu drehbar über ein nur sehr gering belastetes Zahnradgetriebe geführt. Für die Verwendung solcher Druckluftmotoren als Drehkolbendampfmotor wird der Dampfeinlass über selbst regelnde Steuerschlitze im Einlassbereich realisiert. Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Maschine zu schaffen, die sowohl in der thermischen als auch in der elektrischen abgegebenen Leistung modulierbar ist, keine Reibflächen im Druckbereich aufweist und so einen Aufbau ohne Schmiermittel ermöglicht. Wartungs- und Servicekosten werden so sehr gering gehalten.Steam engines of conventional design have piston engine, executed with power transmission via crank and connecting rod to the drive shafts, or are designed as a rotary piston engines with gear. Others are designed as linear motors with directly coupled generator (eg DE 102 09 858 B4 ). All known designs with crank and connecting rods and / or gears require lubrication of the bearings, which are difficult to realize in the high temperatures of the media necessarily occurring in steam engines up to 500 ° C and the required high service life (> = 80,000 Bh). The separation of the steam, or the condensate from the lubricant during continuous operation can not be fully achieved. In addition, the known machines can not be varied at all, or only in a small range in the electrical and thermal power output. However, modulation capability is an important requirement for combined heat and power plants to provide grid services in the increasingly volatile power supply. Although linear generators can modulate sufficiently, they are very complex in design and require high regular maintenance costs. Also known are air pressure motors, which are constructed very wear-free, by not having realized the necessary seals in the pressure range by seals, but by precisely guided minimum gaps without touching the materials involved. A part of the sealing surfaces are rotatably guided over a very low-loaded gear transmission. For the use of such air motors as a rotary piston steam engine of the steam inlet is realized via self-regulating control slots in the inlet area. The protection specified in claim 1 invention is based on the problem of providing a machine which is modulated both in the thermal and in the electrical power output, has no friction surfaces in the pressure range and thus allows a structure without lubricant. Maintenance and service costs are kept very low.

Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in the protection claim 1.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß in einer kompakten Maschine (1) der steuerbare Verdampfer (1), der Generator (2) der Drehkolbendampfmotor (3), der Kondensator (4), und die Wärmetauscher (8) und/oder (9) die modulierbare Wärme- und Stromauskopplung realisiert werden. Im Dampfdruckbereich werden keine Schmiermittel verwendet. Ein Getriebe ist nicht erforderlich. Mittels Vakuumpumpe (5) wird im Auslassbereich des Dampfdruckmotors (3) Unterdruck erzeugt. Durch die resultierende höhere Druckdifferenz zwischen Dampfein- und Austritt am Drehkolbendampfmotor wird die Effizienz der Maschine erhöht.With the invention it is achieved that in a compact machine ( 1 ) the controllable evaporator ( 1 ), the generator ( 2 ) the rotary piston steam engine ( 3 ), the capacitor ( 4 ), and the heat exchangers ( 8th ) and or ( 9 ) the modulated heat and current extraction can be realized. In the vapor pressure range, no lubricants are used. A gear is not required. By means of vacuum pump ( 5 ) is in the outlet of the vapor pressure motor ( 3 ) Generates negative pressure. The resulting higher pressure difference between the steam inlet and outlet on the rotary piston steam engine increases the efficiency of the machine.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung ermöglicht es, die Drehkolbendampfmaschine auch ohne Stromauskopplung als reine Wärmequelle zu betreiben. Dazu wird das Kondensat aus dem Rohrkondensator (8) über das Magnetventil (7) zum Ausgleichbehälter für Kühl-/Speisewasser geführt.An advantageous embodiment of the invention is specified in the protection claim 2. The development makes it possible to operate the rotary piston steam engine as a pure heat source without power extraction. For this purpose, the condensate from the tube condenser ( 8th ) via the solenoid valve ( 7 ) led to the expansion tank for cooling / feed water.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist im Schutzanspruch 3 angegeben. (2) Diese Weiterbildung ermöglicht es, auf das Magnetventil (7) zu verzichten indem der Generator (2) als Motor/Generator ausgebildet ist. Durch das gezielte Anfahren einer bestimmten Kolbenstellung werden die Einlassschlitze am Dampfdruckmotor geschlossen gehalten und das Kondensat aus dem Rohrkondensator (8) wird über das auf einen festen Wert eingestellte Überströmventil (10) geleitet.A further advantageous embodiment is specified in the protection claim 3. ( 2 ) This training makes it possible to access the solenoid valve ( 7 ) to dispense with the generator ( 2 ) is designed as a motor / generator. By deliberately approaching a certain piston position, the inlet slots are kept closed on the vapor pressure motor and the condensate from the tube condenser ( 8th ) is controlled by the overflow valve ( 10 ).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 3 erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be described with reference to 1 to 3 explained. Show it:

1 die Maschine zur Kraftwärmekopplung mit Verdampfer (1), Generator (2), Drehkolbendampfmotor (3), Kondensator (4), Kühl- und Speisewasserbehälter (5), Vakuumpumpe (6), Magnetventil (7), Rohrkondensator (8) und Wärmetauscher (9). 1 the power cogeneration machine with evaporator ( 1 ), Generator ( 2 ), Rotary piston steam engine ( 3 ), Capacitor ( 4 ), Cooling and feedwater tanks ( 5 ), Vacuum pump ( 6 ), Magnetic valve ( 7 ), Tube condenser ( 8th ) and heat exchangers ( 9 ).

2 wie 1 mit Ersatz des Magnetventils durch das Überströmventil (7a) und Ersatz des Generators durch den Motor-Generator (2a). 2 as 1 with replacement of the solenoid valve by the overflow valve ( 7a ) and replacement of the generator by the motor generator ( 2a ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10209858 B4 [0001] DE 10209858 B4 [0001]

Claims (3)

Maschine zur Kraftwärmekopplung zur Versorgung von beweglichen und stationären Objekten mit Strom und Wärme, enthaltend: eine regelbare Brennersteuerung, ein System zur Verdampfung von Flüssigkeiten, (insbesondere Wasser), ein Drehkolbendampfmotor mit Einlassschlitzen für Dampf und einem oder mehreren an einer Welle angeordneten Kolben, wobei das erzeugte Drehmoment direkt auf einen Generator geleitet wird; einen Vakuumbereich zur Aufnahme und Kondensation des Restdampfes, einen kombinierten Speisewasser-, Kühlkreislauf und eine regelbare elektrische Last.Combined heat and power plant for the supply of electricity and heat to moving and stationary objects, comprising: a controllable burner control system, a liquid evaporation system, (especially water), a rotary piston steam motor having inlet slots for steam and one or more pistons disposed on a shaft, the generated torque being directed to a generator; a vacuum area for receiving and condensing the residual steam, a combined feedwater, cooling circuit and a controllable electrical load. Maschine zur Kraftwärmekopplung, gemäß Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bypass zum Drehkolbendampfmotor mit Rohrkondensator und ein Magnetventil zur Druckminderung am Drehkolbendampfmotor vorgesehen sind.Machine for cogeneration, according to protection claim 1, characterized in that a bypass to the rotary piston steam engine with pipe condenser and a solenoid valve for reducing pressure on the rotary piston engine are provided. Maschine zur Kraftwärmekopplung, gemäß Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) als Kombination aus Motor-Generator (2a) ausgebildet ist und das Magnetventil (7) durch ein Überströmventil (7a) ersetzt ist.A power cogeneration machine according to protection claim 1, characterized in that the generator ( 2 ) as a combination of motor generator ( 2a ) is formed and the solenoid valve ( 7 ) by an overflow valve ( 7a ) is replaced.
DE202015008812.0U 2015-12-23 2015-12-23 Combined heat with rotary piston steam engine Expired - Lifetime DE202015008812U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202015008812.0U DE202015008812U1 (en) 2015-12-23 2015-12-23 Combined heat with rotary piston steam engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202015008812.0U DE202015008812U1 (en) 2015-12-23 2015-12-23 Combined heat with rotary piston steam engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202015008812U1 true DE202015008812U1 (en) 2017-03-24

Family

ID=58545444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202015008812.0U Expired - Lifetime DE202015008812U1 (en) 2015-12-23 2015-12-23 Combined heat with rotary piston steam engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202015008812U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202017107001U1 (en) * 2017-11-18 2019-02-19 Bdr Thermea Group B.V. CHP

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10209858B4 (en) 2001-12-07 2005-07-21 Otag Gmbh & Co. Kg Electromechanical energy converter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10209858B4 (en) 2001-12-07 2005-07-21 Otag Gmbh & Co. Kg Electromechanical energy converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202017107001U1 (en) * 2017-11-18 2019-02-19 Bdr Thermea Group B.V. CHP

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2852064C3 (en) Low-boiling medium power plant
DE102012210803A1 (en) Device for generating electrical energy by means of an ORC circuit
EP1034357A1 (en) Assergeschmierte
DE102008013673B3 (en) Piston steam engine for a solar powered Rankine cycle
DE102008009822A1 (en) Gas turbine bearing oil system with improved oil return
DE202015008812U1 (en) Combined heat with rotary piston steam engine
DE102018131689A1 (en) Internal combustion engine lubricated with a water-based lubricant
EP3473821B1 (en) Combined heat and power plant and method for controlling a combined heat and power plant
DE202008001386U1 (en) Heating system by arrangement of an internal combustion engine with generator and air-water heat pump
DE202013004669U1 (en) Efficiency-enhancing components for piston compressors and gas expansion motors
DE102014203121B4 (en) Apparatus and method for an ORC cycle with multi-stage expansion
EP2730755B1 (en) Assembly for using thermal energy
WO2008145118A2 (en) Arrangement for causing double piston strokes for power generation systems
DE102019133322A1 (en) Drive with internal rotor shaft cooling of an electric motor and a motor vehicle with such a drive
DE202019105510U1 (en) Combined heat and power plant
DE102013226742A1 (en) flow machine
DE102012202052B4 (en) Turbine with a power transmitter
DE102010029108A1 (en) Arrangement and method for converting the flow energy of a fluid
DE202011101243U1 (en) Waste heat utilization system
DE102012006142B4 (en) Steam power plant for a motor vehicle or a stationary device
DE3220833C2 (en) Water turbine trained as an energy converter
DE102021117188A1 (en) Compressor-turbine arrangement, internal combustion engine and method for operating a compressor-turbine arrangement
DE202009002103U1 (en) Device for heat recovery in a CHP
DE102012215784A1 (en) Method for starting cogeneration and cogeneration plant operated by the method
DE102013101214B4 (en) Process for direct conversion of steam energy into mechanical energy and thermohydraulic arrangement for carrying out the process

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R157 Lapse of ip right after 6 years