DE2633233A1

DE2633233A1 - Waermekraftmashine mit aeusserer waermequelle

Info

Publication number: DE2633233A1
Application number: DE19762633233
Authority: DE
Inventors: Riichi Maeda
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-02-03
Also published as: JPS5215947A; FR2319010A1; GB1550157A; US4077221A; JPS5529251B2; FR2319010B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmekraftmaschine mit äußerer Wärmequelle, insbesondere auf eine Wärmekraftmaschine, die einen kühlen Kompressionsraum mit veränderlichem Volumen und einen heißen Expansionsraum mit veränderlichem Volumen aufweist, die beide miteinander verbunden sind, um ein Arbeitsgas zwischen ihnen über Wärmetauscher vor- und zurückströmen zu lassen, die dazu eingerichtet sind, von einer äußeren Wärmequelle dem komprimierten Arbeitsgas Wärme zuzuführen und vom expandierten Arbeitsgas Wärme abzuziehen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Leistungssteuerung bei einer derartigen Wärmekraftmaschine .

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TELEX 05-29 380

TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

IMSPECT£D

Der Stirlingmotor, der mit Außenwärme betrieben wird, ist als mögliche Alternative für Wärmekraftmaschinen mit innerer Verbrennung bekannt. Diese Erfindung hängt mit dem Stirlingmotor eng zusammen, sodaß zunächst einmal eine Kurzbeschreibung des Prinzips des Stirlingraotors vorgelegt wird.

In der beigefügten Zeichnung zeigt Figur 1 eine schematische Darstellung der Grundkonstruktion des Stirlingmotors.

Der Stirlingmotor weist zwei Räume auf, die über einen Erhitzer, einen Regenerator und über einen Kühler miteinander verbunden sind. Die Volumina der beiden Räume werden zyklisch verändert, sodaß Arbeitsgas, beispielsweise Luft, das im Motor eingeschlossen ist, der Wiederholung eines Kreislaufs von Kompression im einen Raum und Expansion im anderen Raum unterzogen wird. Die Temperatur ist während des Betriebs im Kompressionsraum niedrig, im Expansionsraum hoch.

Bei einem als Beispiel verwendeten Stirlingmotor in Figur 1 bilden ein Zylinder 10, der in seinem Inneren einen hin- und hergehenden Kolben 11 >aufnimmt, sowie ein.anderer Zylinder 12, der in seinem Inneren einen Kolben 13 aufnimmt,jeweils einen Kompressionsraum 14 und einen Expansionsraum 15.

Ein Kanal 16 sieht eine Strömungsverbindung zwischen Kompressionsraum 14 und Expansionsraum 15 vor. Ein Kühler 17 und ein Erhitzer 18 bilden einen Teil des Kanals 16 in einer

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derartigen Anordnung, daß der Kühler 17 zwischen dem Kompressionsraum 14 und dem Erhitzer 18 angeordnet ist, und im Kanal 1 6 wird ein Regenerator 1 9 eingeschlossen,um einen Abschnitt zwischen Kühler 1 7 und Erhitzer 18 auszufüILen.Im Kanal 1 6 ist kein Ventil vorgesehen, sodaß der Kanal alternativ als Teil des Kompressionsraums 14 und als Teil des Expansionsraums 15 dient. Der Erhitzer 18 ist ein Wärmetauscher, um Wärme von einer aussenliegenden Wärmequelle auf das Arbeitsgas, das durch den Kanal 16 strömt, zu übertragen. Der Kühler 17 ist ebenfalls ein Wärmetauscher, um Wärme vom Arbeitsgas unter Verwendung eines aussenliegenden Kühlmediums abzuziehen. Der Regenerator 19 läßt das Arbeitsgas durchtreten u^:nd wird als Wärmespeicher betrachtet, der abwechselnd Wärme aufnimmt und freigibt. Der Kompressionskolben 11 und der Expansionskolben 13 sind miteiner Kurbelwelle (nicht dargestellt) einzeln mit einer Pleuelstange (nicht dargestellt) verbunden, um sich mit einem Phasenunterschied um einen bestimmten Kurbelwinkel gegeneinander zu bewegen.

Das Arbeitsgas wird im Kompressionszylinder 10 und im Kanal komprimiert, während der Expansionskolben 13 sich an seinem inneren Totpunkt befindet. Das komprimierte Gas nimmt Wärme im Erhitzer 18 auf und veranlaßt, daß der Expansionskolben zu seinem äußeren Totpunkt bewegt wird. Dem Motor wird in diesem Zustand Leistung über die Kurbelwelle entnommen. Dann bewegt sich der Expansionskolben 13, um das Volumen des Expansionsraums 15 zu verringern, und der Kompressionskolben

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bewegt sich, um das Volumen des Kompressionsraums 14 zu erhöhen. Dementsprechend kehrt das expandierte Gas über den Erhitzer 18, den Regenerator 19 und den Kühler 17 in den Komprassionsraum 14 zurück. Der Regenerator 19 entzieht dem expandierten Gas, das eine hohe Temperatur aufweist, Wärme und speichert diese. Das Arbeitsgas wird im Kühler 17 noch weiter gekühlt, bevor es in den Kompressionszylinder 10 eintritt. Die im Regenerator 19 gespeicherte Wärme wird verwendet, um das Arbeitsgas vorzuerhitzen, wenn das Gas im nächsten Betriebszyklus durch den Kanal 16 zum Expansionszylinder 12 hin getrieben wird.

Bei diesem Motor strömt das Arbeitsgas zwischen Kompressionszylinder 10 und Expansionszylinder 12 durch den selben Kanal 16 vor und zurück, der die Wärmetauscher 17,18 und 19 in einer festgelegten Anordnung aufweist. Der Nachteil dieses Motors,der

seine Ursache in der Ηίη-und Herbewegung des Arbeitsgases durch denselben Kanal 16 hat, besteht darin, daß weder das Erhitzen noch das Abkühlen des Arbeitsgases unter einem hohen Wirkungsgrad durchgeführt wird. Es muß beispielsweise das Arbeitsgas gekühlt werden, wenn es vom Expansionszylinder 12 in den Kompressionszylinder 10 hinüberströmt. Nichtsdestoweniger muß das expandierte Arbeitsgas durch den Erhitzer 18 strömen, bevor es durch den Kühler 17 strömt. Zusätzlich verbleibt ein Teil des Kanal 16 bei einer hohen Temperatur, wenn das

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Arbeitsgas vom Expansionszylinder 12 abgegeben wird, aufgrund des vorher erfolgten Durchtritts des erhitzten Arbeitsgases. Die periodischen, jeweils in Gegenrichtung erfolgenden Bewegungen des Arbeitsgases im Kanal 16 tragen ferner noch dazu bei, daß der Wärmewirkungsgrad abgesenkt wird, indem sie den Stillstand bzw. Stau eines Teils des Arbeitsgases im Kanal 16 verursachen.

Daß keine Ventile im Kanal 16 vorgesehen wurden, ist auch für den Wirkungsgrad des Motors nachteilig. Das Arbeitsgas ist der Kompression und Expansion nicht nur im Kompressionszylinder 10 bzw. im Expansionszylinder 12 ausgesetzt, sondern auch im Kanal 16. In anderen Worten, sowohl der Kompressionsraum 14 als auch der Expansionsraum 15 weisen einen beträchtlich großen und beinahe nutzlosen Raum auf. Als Ergebnis wird dieser Motor nur bei niedrigen Kompressionsund Expansionsverhältnissen betrieben.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wärmekraftmaschine vorzusehen, die unter Zuhilfenahme einer externen Wärmequelle mit einem geschlossenen Kreislauf eines Arbeitsgases arbeitet, ähnlich wie beim Stirlingmotor, aber einen verbesserten Wärmewirkungsgrad aufweist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Wärmekraftmaschine mit äußerer Verbrennung vorzusehen, die einen

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hohen Wärmewirkungsgrad sowie die Fähigkeit aufweist, eine veränderliche Leistung abzugeben, ohne einen großen Unterschied im Wärmewirkungsgrad zu verursachen.

Erfindungsgemäß wird eine Wärmekraftmaschine mit äußerer Wärmequelle vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch folgende Merkmale:

a) eine Gaskompressionsvorrichtung mit einem beweglichen Bestandteil, eingerichtet zum Festlegen eines Kompressionsraums mit veränderlichem Volumen,

b) eine Gasexpansionsvorrichtung mit einem beweglichen Bestandteil, eingerichtet zum Festlegen eines Expazisionsraums mit veränderlichem Volumen,

c) ein Triebmechanismus, der dazu eingerichtet ist, von der Bewegung des beweglichen Bestandteils der Expansionsvorrichtung getrieben zu werden und das bewegliche Bestandteil der Kompressionsvorrichtung anzutreiben,

d) ein erster Strömungskanal, der den Kompressionsraum mit dem Expansionsraum verbindet, ^:

e) ein erster Wärmetauscher, der zum Übertragen von Wärme von einer äußeren Wärmequelle auf ein Arbeitsgas eingerichtet ist, das in der Maschine an einem Abschnitt des ersten Kanals eingeschlossen ist,

f) ein zweiter Strömungskanal, der den Expansionsraum mit dem Kompressionsraum unabhängig vom ersten Kanal verbindet,

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g) ein zweiter Wärmetauscher, der zum Abziehen von Wärme vom Arbeitsgas an einem Abschnitt des zweiten Kanals angeordnet ist, wobei

der erste und der zweite Kanal derart angeordnet sind, daß das Arbeitsgas vom Kompressionsraum zum Expansionsraum nur durch den ersten Kanal geleitet wird, und vom Expansionsraum zum Koiapressionsraum nur durch den zweiten Kanal rückgeführt wird.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß der Kompressionsraum und der Expansionsraum einer Wärmekraftmaschine nach Art des Stirlingmotors durch zwei voneinander unabhängige Kanäle verbunden sind, damit das komprimierte Arbeitsgas zum Expansionsraum nur über einen ersten Kanal geleitet wird, der mit einem Erhitzer ausgestattet ist, und damit das expandierte Arbeitsgas zum Kompressionsraum nur über einen zweiten Kanal rückgeführt wird, der mit einem Kühler versehen ist. . ·

Der Motor weist vorzugsweise Einlaß- und Abgabeventile zum Steuern der Verbindung des Kompressionsraums mit dem zweiten Kanal bzw.mit dem ersten Kanal auf, und einen anderen Satz von Einlaß- und Abgabeventilen, um die Verbindung des Expansionsraums mit dem ersten Kanal bzw. dem zweiten Kanal

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zu steuern.

Die Kompressionsvorrichtung und Expansionsvorrichtung kann entweder von der Art mit hin- und hergehendem Kolben oder von der Rotationskolbenart sein. In jedem Fall ist es möglich, einen Motor zu konstruieren, der zwei oder mehrere Sätze der Verbindung von Kompressionsvorrichtung und Expansionsvorrichtung aufweist, ohne daß er notwendigerweise eine erhöhte Anzahl von Wärmetauschern benutzen muß. Eine Wärmekraftmaschine mir äußerer Verbrennung gemäß der Erfindung kann mit einer Regeleinrichtung für die Motorleistung versehen sein, die ein Gasreservoir aufweist, das in seinem Inneren Arbeitsgas unter Druck enthält, die mit dem ersten und dem zweiten Kanal des Motors an Abschnitten verbunden ist, wo das Arbeitsgas unter verhältnismäßig tiefen Temperaturen vorliegt; und die Ventile zum Steuern der Verbindung des Vorratsbehälters mit dem Motor aufweist. Die Motorleistung kann durch Zuführen des Arbeitsgases zum Motor erhöht und durch Entnehmen eines Teils' des Arbeitsgases vom Motor verringert werden.

Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Eä sind Zeichnungen beigefügt, in denen Figur 2 eine schematische Darstellung einer Wärmekraftma-

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schine zeigt, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist;

Figur 3 eine Reihe schematischer Ansichten eines wesentlichen Teils der in Figur 2 dargestellten Wärmekraftmaschine zeigt, um einen vollen Betriebszyklus des Motors zu zeigen; Figur 4 ein Druck- Volumen- Diagramm für einen Betriebszyklus des in Figur 2 dargestellten Motors zeigt; Figur 5 eine Wärmekraftmaschine zeigt, die grundsätzlich der in Figur 2 gezeigten ähnlich ist, aber Kompressions- und Expansionsräume in größerer Zahl aufweist; Figur 6 und 7 zwei verschieden aufgebaute Wärmekraftmaschinen zeigen, die jeweils auch bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen; Figur 8 die Verbindung des in Figur 2 dargestellten Motors mit einer Steuereinrichtung für die Motorleistung zeigt; Figur 9 im allgemeinen ähnlich der Figur 8 ist, eine kleine Modifizierung der Steuereinrichtung ausgenommen,

Figur 10 ein Druck - Volumen - Diagramm für die Erklärung der Wirkungsweise der in Figur 8 und 9 dargestellten Steuereinrichtungen zeigt.

Figur 2 zeigt eine Wärmekraftmaschine als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser einfachsten Form. Bei diesem Motor sind parallel zueinander
- ein kalter Kompressionszylinder 20, der in seinem Inneren

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einen hin- und hergehenden Kolben 22 zum Begrenzen eines Kompressionsraums 24 mit variablem Volumen aufnimmt, und - ein heißer Expansionszylinder 3O₇ der in seinem Inneren einen hin- und hergehenden Kolben 32 zum Begrenzen eines

aufnimmt,
Expansionsraums 34 Angeordnet. Die beiden Kolben 22 und sind über eine Kurbelwelle 80 des Motors mit zwei Pleueln 2 6 bzw. 3 6 verbunden. Ein Strömungskanal 40 verbindet den Kompressionsraum 24 mit dem Expansionsraum 34 über einen Kühler 50, der ein Wärmetauscher auf der Basis eines externen Kühlmediums ist. Dieser Motor weist ferner einen weiteren Strömungskanal 60 auf, der vom Kanal 40 unabhängig ist, aber ebenfalls den Kompressionsraum 24 mit dem Expansionsraum 34 verbindet, und zwar über einen Erhitzer oder Wärmetauscher 70, der mit einer externen Wärmequelle zusammenwirkt. Der Kanal 40, der mit dem Kühler 50 versehen ist, ist dafür vorgesehen, nur zum Durchlaß eines Arbeitsgases (das im Motor wie im Stirlingmotor eingeschlossen ist) vom heißen Expansionszylinder 30 zum kalten Kompressionszylinder 20 genutzt zu werden. Dementsprechend ist ein Einlaßventil 42 angeordnet, um die Verbindung des Kompressionsraums 24 mit dem Kanal 40 zu steuern, sowie ein Abgabeventil· 44, um die Ver- ' bindung des Expansionsraums 34 mit dem Kanal 40 zu steuern. Der Kanal 60, der mit dem Erhitzer 7 0 versehen ist, bezweckt den Durchlaß des Arbeitsgases vom kalten Kompressionszylinder 20 zum heißen Expansionszylinder 30. Ein Einlaßventil 64 und ein Abgabeventil 62 sind zum Steuern der Ver-

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bindung des Kanals 60 mit dem Expansionsraum 34 bzw. dem Kompressionsraum 24 vorgesehen. Diese Ventile 42,44,62 und sind entsprechend mit einer Ventilbetätigungsmechanik (nicht dargestellt) versehen, die mit der Kurbelwelle in ähnlicher Weise wie der Ventilbetätigungsmechanismus bei einem Motor mit Innenverbrennung verbunden sein kann.

Der kalte Kompressionszylinder 20, der in seinem Inneren den hin- und hergehenden Kolben 22 aufnimmt, wird im Folgenden als Kompressor 2 0 bezeichnet, denn er ist als ein Beispiel einer Vorrichtung dargestellt, die ein Gasvolumen innerhalb eines abgeschlossenen Raums einschließt, indem der Gasdruck gesteigert wird, wenn das Volumen des geschlossenen Raums verringert wird. Dieser Zylinder oder Kompressor 20 wurde als "kalt" bezeichnet, weil immer ein vorgekühltes Arbeitsgas in diesen Kompressor 20 eingeleitet wird, wie im Folgenden beschrieben wird. Der heiße Expansionszylinder 30, der in seinem Inneren einen hin- und hergehenden Kolben aufnimmt, wird im Folgenden als Expander 30 bezeichnet, denn er ist ein Beispiel einer Vorrichtung, die ein Gasvolumen innerhalb eines geschlossenen Raumes begrenzt, in dem der Gasdruck verringert wird, wenn das Volumen des geschlossenen Raums gesteigert wird. Dieser Zylinder oder Expander 30 wurde als "heiß" bezeichnet, weil ständig ein vorgeheiztes Arbeitsgas in diesen Expander 3 0 eingeleitet wird.

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Ein voller Betriebszyklus dieses Motors wird unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben. Die Ansicht a von Figur zeigt ein frühes Stadium eines Kompressionshubs im Kompressor 20. In diesem Stadium werden sowohl Einlaß als auch Abgabeventil 42 und 62 für den Kompressor 20 geschlossengehalten. Das Einlaßventil 64 für den Expander ist ebenso geschlossen, aber das Abgabeventil 44 befindet sich in offenem Zustand. Der Kolben 32 des Expanders 30 ist in Bewegung, um das Volumen des Expansionsraums 34 zu verringern, sodaß ein Teil des Arbeitsgases zum Kühler 50 überführt wird.

Die Ansicht b zeigt ein späteres Stadium desselben Kompressionshubs. Der Kolben 22 befindet sich nun nahe seinem inneren (oder oberen) Totpunkt, und der Gasdruck im Kompressionsraum 24 liegt entschieden über dem Gasdruck im Erhitzer 70. In diesem Stadium öffnet das Abgabeventil für den Kompressor 20 entweder automatisch in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen Kompressionsraum 24 und Kanal 60 oder mittels einer mechanischen Ventilbetätigungseinrichtung, sodaß das komprimierte Gas beginnt, in den Erhitzer 70 einzutreten. Im Expander 30 fährt der Kolben noch immer fort, Arbeitsgas an den Kühler 50 abzugeben.

Im Stadium c befindet sich der Kompressionskolben 22 an seinem inneren Totpunkt, und zur gleichen Zeit befindet sich auch der Expansionskolben 32 an seinem inneren Totpunkt.

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Die Abgabeventile 62 und 44 werden in diesem Stadium geschlossen. Das Einlaßventil 42 für den Kompressor 20 ist noch geschlossen gehalten, aber das Einlaßventil 64 für den Expander 30 wird in diesem Stadium mittels einer mechanisehen Ventilbetätigungsexnrichtung geöffnet.

Hiernach bewegen sich die Kolben 22 und 32, um die Volumina von Kompressionsraum 24 bzw. Expansionsraum 34, wie in Figur d dargestellt, zu erhöhen. Zur gleichen Zeit öffnet das Einlaßventil 42 für den Kompressor 20 auf den Druckunterschied zwischen Kanal 4 0 und Kompressionsraum hin, um das gekühlte Arbeitsgas vom Kühler 50 aufzunemen. Das Abgabeventil 44 und das Einlaßventil 64 für den Expander 30 bleiben in geschlossenem bzw. in offenem Zustand, sodaß der Expansionsraum 34 fortfährt, das Arbeitsgas einzusaugen, das sich in einem Zustand unter hoher Temperatur und hohem Druck befindet.

Dann wird, wie in Figur e gezeigt, das' Einlaßventil 64 für den Expansionsraum 34 geschlossen, und das Arbeitsgas wird im Expander 30 expandiert, wenn der Kolben 32 sich seinem äußeren Totpunkt nähert. Dieser Vorgang versieht den Motor bei diesem Hub des Expansionskolben 32 mit Leistung. Der Kolben 22 des Kompressors 20 nähert sich ebenfalls seinem äußeren Totpunkt, um Arbeitsgas vom Kühler

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voll einzusaugen.

Die beiden Kolben 22 und 32 erreichen gleichzeitig ihren äußeren Totpunkt, wie in Figur f dargestellt. Die beiden Ventile 42 und 62 für den Kompressor 2 0 und das Einlaßventil 64 für den Expander 3 0 befinden sich in diesem Stadium in geschlossenem Zustand, aber das Abgabeventil 44 wird in diesem Stadium geöffnet, und es läßt das expandierte Arbeitsgas in den Kanal 40 eintreten.

Hiernach bewegen sich die Kolben 22 und 32 wieder, wie in Figur a gezeigt. Bei diesem Motor wird ein Bruchteil der Leistung, die vom Expander 30 erzeugt wird, verwendet, um den Kolben 22 des Kompressors 20 zu betreiben.

Das Diagramm in Figur 4 zeigt das Verhältnis zwischen Volumen und Druck des Arbeitsgases während des oben beschriebenen Betriebszyklus. Die Drücke P- und P~ an der Ordinate stellen den Druck des Arb_;eitsgases im Erhitzer 70 bzw · im Kühler 50 dar, unterstellt, daß sowohl P₁ als auch P_ konstant sind.

Bei diesem Diagramm zeigt der Kurvenzug AB die Kompression des Arbeitsgases im Kompressor 20 an. Das Abgabeventil 62 für den Kompressor 20 öffnet am Punkt B (Figur 3b), und der Kurvenzug BC stellt die Abgabe des Arbeitsgases vom

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_ Λ C _

Kompressor 20 an den Erhitzer 70 dar. Der Druckunterschied zwischen C und D kann dem Widerstand zugeschrieben werden, der dem Arbeitsgas vom Erhitzer 70 entgegengebracht wird. Der Kurvenzug DE zeigt die Überführung des Arbeitsgases vom Erhitzer 70 zum Expander 30 an. Das Einlaßventil 64 für den Expander 30 wird im Punkt E geschlossen ( Figur 3e), und die darauf folgende Expansion des Arbeitsgases im Ex-

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pander/wird vom Kurvenzug EF dargestellt. Am Punkt F erreicht der Expansionskolben 32 seinen äußeren Totpunkt, und das Abgabeventil_44 für den Expander wird geöffnet (Figur 3f). Die Verbindung des Expansionsraums 34 mit dem Kanal 40 führt zu einer Druckabnahme vom Punkt F zum Punkt G. Der Kurvenzug GH stellt die nach innen gerichtete Bewegung des Expansionskolbens 32 zum Abgeben des Arbeitsgases vom Expander 30 zum Kühler 50 dar (Figur 3a). Der Druckabfall vom Punkt H zum Punkt J entspricht dem Widerstand, der dem Arbeitsgas vom Kühler 50 entgegengebracht wird. Der Kurvenzug JA stellt die überführung des Arbeitsgases vom Kühler zum Kompressor 2 0 dar (Figur 3 d,e), und der Kompressionskolben 22 erreicht seinen äußeren Totpunkt am Punkt A (Figur 3f).

Eine erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine kann die Form eines Motors mit mehreren Zylimdern annehmen. Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Kompressoren 20-1, 20-2 und zwei Expander 30-1, 30-2 ähnlich den Zylindern eines Vierzylinder- Beihenmotors parallel zueinander angeordnet.

Zwei Sätze der Wirkverbindung von Kompressor 20 und Expander

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wie in Figur 2 dargestellt, bilden im Wesentlichen den Motor gemäß Figur 5. Der Kompressor 20-1 steht allein mit dem Expander 30-1 in Wirkverbindung, während der andere Kompressor 20-2 lediglich mit dem Expander 30-2 zusammenwirkt. Es ist zulässig, aber nicht erforderlich, zwei Erhitzer und zwei Kühler bei diesem Motor vorzusehen. Es ist bequemer, die Strömungskanäle 40 und 60 so anzuordnen, wie dargestellt, sodaß sowohl die Verbindung von Kompressor 20~1 und Expander 30~1 als auch die Verbindung von Kompressor 20-2 und Expander 30.-2 denselben Erhitzer 70 und Kühler 50 verwenden können.

Figur 6 zeigt eine unterschiedliche Abwandlung des in Figur 2 dargestellten Motors. Dieser Motor weist einen doppelt wirkenden Zylinder 25 auf, der gleichzeitig als Kompressor und als Expander wirkt. Ein doppeltwirkender Kolben 23, der vom Zylinder 25 aufgenommen wird, begrenzt den Kompressionsraum 24 auf seiner einen Seite und den Expansionsraum 34 auf der anderen Seite. Ein Kreuzkopf 28 und ein Pleuel 27 verbinden den Kolben 23 mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt).

Der Kompressor und der Expander in einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine können entweder der Art nach hin- und hergehend oder rotierend sein, so lang sie der Art nach tatsächlich verdrängend wirken. In Figur 7 ist ein mit Gleit-

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leisten ausgestatteter Rotationskompressor 120 mit einem Rotationsexpander 130 derselben art verbunden. Wie bekannt, weist der mit Gleitleisten ausgestattete Rotationskompressor 120 ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 121, einen auf einer Welle 180 exzentrisch im Gehäuse 121 starr angebrachten Läufer 122 und Leisten 123 auf, die von radialen Schlitzen im Läufer 122 aufgenommen werden. Rund um den Hauptabschnitt des Läufers 122 ist im Gehäuse ein im Querschnitt halbmondförmiger Raum festgelegt. Im Betrieb veranlaßt die Fliehkraft ,die von der Drehung des Läufers 122 erzeugt wird, daß die Leisten 123 teilweise aus den Schlitzen hervortreten und mit der Innenwandfläche des Gehäuses 121 in Berührung treten. Es wird dementsprechend der halbmondförmige Raum in eine Vielzahl von Abschnitten 124 unterteilt, die jeweils zwischen den nebeneinanderliegenden beiden Leisten festgelegt werden. Diese Abschnitte 124 dienen als Kompressionsraum (24) in dem in Figur 7 dargestellten Motor. Das Volumen eines jeden dieser Abschnitte 124 verändert sich in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Läufer 122 und der Innenwandfläche des Gehäuses 121. Eine Einlaßöffnung 125 dieses Kompressors 120 ist derart angeordnet, daß jeder dieser Räume 124 mit der Einlaßöffnung 125 in Verbindung tritt, während das Volumen eines jeden Raums 124 damit fortfährt, bis zu seinem Maximum zuzunehmen. Eine Abgabeöffnung 127 wird an einer Stelle ausgebildet, wo jeder Raum 124

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sein kleinstes Volumen aufweist.

Der Rotationsexpander 130 ist beinahe identisch zum Rotationskompressor mit Gleitleisten 120 aufgebaut: er weist ein im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse 131, einen Läufer 132, der ebenso wie der gemeinsam mit dem Läufer 122 des Kompressors 120 auf der Welle 180 starr angebracht ist, und Gleitleisten 133 auf, um einen in Querschnitt halbmondförmigen Raum in mehrere Abschnitte 134 zu unterteilen (die als Expansionsraum dieses Motors dienen). Eine Einlaßöffnung 137 für den Expander 130 ist an einer Stelle ausgebildet, wo jeder Abschnitt 134 das kleinste Volumen aufweist, und eine Abgabeöffnung 135 ist so ausgebildet, daß jeder Abschnitt 134 mit der Abgabeöffnung 135 in dem Stadium in Verbindung steht _r in dem er sein maximales Volumen aufweist.

Der Strömumgskanal 40 verbindet die Abgabeöffnung 135 des Expanders 130 mit der Einlaßöffnung 125 des Kompressors 120 über den Kühler 50. Der Kanal 70 verbindet die Abgabeöffnung 127 des Kompressors 120 mit der Einlaßöffnung 137 des Expanders 130 über den Erhitzer 70.

Das Arbeitsgas ist in jedem der Räume 134 des Expanders 130 eingeschlossen, wenn es vom Erhitzer 70 in erhitztem und unter Druck befindlichem Zustand überführt wird. Das einge-

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schlossene Gas wird in jedem Raum 134 einer Expansion unterzogen und treibt den Läufer 132. Nach der Expansion wird das Arbeitsgas vom Kühler 50 gekühlt und in den Kompressor eingeleitet. Der Läufer 122 des Kompressors 120 wird von einem Bruchteil der Leistung angetrieben, die von der Expansion des Arbeitsgases in Expander 30 erzeugt wird, sodaß das gekühlte Arbeitsgas in jedem der Abschnitte 124 komprimiert wird. Dann wird das komprimierte Gas über die öffnung 127 zum Erhitzer 70 abgegeben. Die abnehmbare Wellenleistung des Motors wird festgelegt dur.ch die Differenz zwischen der Ausgangsleistung des Expanders 130 und der aufgenommenen Leistung des Kompressors 120. Die verfügbare Leistung dieses Motors wird über die rotierende Welle 180 abgegeben.

Es wird darauf hingewiesen, daß Kompressor und Expander einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine auch einer noch weiteren, unterschiedlichen Art sein können wie Rotations- oder Kolbenprinzip. Im Übrigen sind Kompressor und Expander, die in Wirkverbindung verwendet werden, nicht notwendigerweise derselben Art, sondern können unterschiedlicher Art sein.

Bei einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine kann Leistung und Drehzahl des Motors durch Regulieren der von der externen Wärmequelle zum Heizer 70 zugeführten Wärmemenge und/oder der Menge des im Motor eingeschlossenen Arbeitsgases gesteuert werden.

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In Figur 8 ist die in Figur 2 dargestellte Wärmekraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Leistungssteuerung oder zur Druckregulierung ausgestattet. Die Steuervorrichtung weist einen Gasvorratsbehälter 90, eine Gaszufuhrleitung 9Ί, die den Gasvorratsbehälter 90 mit dem Kanal 40 an einer Stelle zwischen Kühler 50 und Kompressor 20 verbindet, und eine JGasentnahmeleitung 93 auf, die den Vorratsbehälter 90 mit dem Kanal 60 an einem Abschnitt zwischen Erhitzer 70 und Kompressor 20 verbindet. Ein Ventil 92 ist zum wahlweisen Vorsehen und Unterbrechen der Strömungsverbindung durch die Speiseleitung 91 angeordnet, und ein anderes Ventil 94 steuert die Strömungsverbindung über die Entnahmeleitung Der Vorratsbehälter 90 weist in seinem Inneren das Arbeitsgas unter einem Druck zwischen dem maximalen und minimalen Gasdruck des Motors auf.

Die vom Motor erzeugte Leistung kann durch öffnen des Einspeiseventils 92 gesteigert werden: da sich das Arbeitsgas im Kanal 40 in einem Zustand tiefer Temperatur und tiefen Drucks an einem Abschnitt zwischen Kühler 50 und Kompressor 20 befindet, wird Arbeitsgas vom Vorratsbehälter 90 zum Motor abgegeben, während das Einspeiseventil 92 offen ist. Im Gegensatz hierzu kann die Leistung verringert werden, indem das Entnahmeventil 94 geöffnet wird, sodaß ein Teil des komprimierten Arbeitsgases aus dem Kanal 60 an den Vorratsbehälter 90 abgegeben werden kann. Das Temperatur-

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profil des Arbeitsgases im Motor verändert sich, wenn entweder das Einspeiseventil 92 oder das Entnahmeventil 94 geöffnet wird. Es ist daher vorteilhaft, gleichzeitig die Wärmemenge zu regulieren, die von außen her dem Erhitzer zugeführt wird. Wenn der Motor mit äußerer Verbrennung betrieben wird, dann kann beispielsweise die äußere Wärmemenge durch Einstellen des Einspeisedurchsatzes von Brennstoff zu einem Brenner reguliert werden.

Figur 9 zeigt eine Abänderung der in Figur 8 dargestellten Steuervorrichtung zu dem Zweck, die Steuerung der Motorleistung in einer kürzeren Zeitspanne fertigzustellen. In diesem Fall weist die Steuereinrichtung zwei Gasvorratsbehälter auf, einen Hochdrucksvorratbehälter 9OA und einen Niederdruckvorratbehälter 9OB. Die Speiseleitung 91 verbindet den Hochdruckvorratsbehälter 9OA sowohl mit dem Kanal 40 als auch dem Kanal 60 an Abschnitten zwischen dem Kühler und dem Kompressor 20, und die Entnahmeleitung 93 verbindet den Niederdruckvorratsbehä. 9OB mit dem Kanal 60 an einer Stelle zwischen Erhitzer 70 und Kompressor 20. Das Einspeiseventil 92 und das Entnahmeventil 94 sind in der selben Weise wie in dem in Figur 8 dargestellten Fall angeordnet. Die Steuervorrichtung weist einen gewöhnlichen Kompressor auf, der dazu angeordnet ist, den Gasdruck im Hochdruckvorratsbehälter 90A auf einem hinlänglich hohen Pegel zu halten, sogar v/enn das Speiseventil 92 geöffnet ist. Der Kompressor

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kann ein bestimmtes Volumen des Ärbeitsgases vom Niederdruckvorratsbehälter 9OB entnehmen, und das entzogene Gas in unter Druck gesetztem Zustand dem Hochdruckvorratsbehälter 9OA zuleiten.

Die Motorleistung kann dadurch gesteuert werden, daß entweder das Speiseventil 92 oder das Entnahmeventil 94 geöffnet wird, wie im Zusammenhang mit Figur 8 beschrieben. Ist das Arbeitsgas Luft, dann kann die Abgabeöffnung 93 so ausgebildet werden, daß sie mit der Umgebungsluft in Verbindung bringbar ist, wobei der Niederdruckvorratsbehälter 9OB weggelassen wird.

Das Druck-Volumen oder Kenndiagramm (p-v-Diagramm) in Figur 10 ist zur Erläuterung eines Wechsels in der Motorleistung mittels der in Figur 8 oder Figur 9 dargestellten Steuervorrichtung dargestellt. Das Diagramm ABCEFAJA zeigt einen Betriebszyklus des Motors mit einer bestimmten Arbeit an, und ist dadurch idealisiert, daß die Druckabfälle CD und HJ in Figur 4 weggelassen wurden. Die vom Motor geleistete Arbeit wird durch die Fläche ABEF angezeigt. Wenn die Arbeitsgasmenge im Motor erhöht wird, indem das Speiseventil 92 geöffnet wird, um den Gasdruck P1 im Erhitzer 70 und den Gasdruck P2 im Kühler 50 auf P1' bzw. P2' zu erhöhen, während gleichzeitig kein Wechsel im Temperaturprofil des Arbeitsgases im Motor vorgenommen

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wird, dann wird derselbe Betriebszykluä vom Diagramm A¹B¹C" E'F'A'J'A¹ angezeigt. Als Ergebnis hiervon ist die Fläche ABEF bis zur Fläche A¹B''E¹F¹' vergrößert- Das Flächenverhältnis (A'B¹E^1-F¹)/(ABEF) ist gleich dem Druckverhältnis P1'/P1 oder P2'/ P2. Dieses Druckverhältnis ist gleich dem Verhältnis der Masse des Arbeitsgases im Motor nach der Einspeisung aus der Steuervorrichtung zur Masse vor der Einspeisung.

Die erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine weist die folgenden Vorteile auf:

a) da der Motor mit äußerer Wärme betrieben wird, kann nahezu jeder Brennstoff verwendet werden, wenn der Motor die Form eines Verbrennungsmotors erhält. Im übrigen kann Wärme in vielfältig verschiedenen Formen ebenfalls verwendet werden, wie sie beispielsweise durch abfallende Wärme aus einem Ofen und durch Wärme, die in einem Regenerator zurückbehalten wird, dargestellt werden kann ;

b) - im Fall eines Verbrennungsmotors, mit äußerer Verbrennung kann der Brenner einen einfachen Aufbau aufweisen, da die Verbrennung kontinuierlich unter niedrigem Druck nahe dem Atmosphärendruck durchgeführt werden kann. Nebenbei kann die Zufuhr von Luft und Brennstoff zum Brenner und das Luft/Brennstoffverhältnis ganz leicht gesteuert werden ;

c) im F^Il eines Verbrennungsmotors ist es sehr einfach, zu

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verhindern, daß das Abgas zur Luftverschmutung beiträgt

d) der Motor läuft selbst im Fall eines Verbrennungsmotors sehr leise, da die Verbrennung kontinuierlich verläuft und keine laute Explosion hervorruft.

Diese Vorzüge sind nicht charakteristisch für eine erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine, sondern sind Wärmekraftmaschinen mit außenliegender Wärmequelle gemeinsam. Allerdings führt das wesenliche Merkmal der Erfindung, d.h. das Vorsehen zweier unabhängiger Kanäle 40 und jeweils zum Kühlen des expandierten Arbeitsgases und Erhitzen des komprimierten Arbeitsgases, zusätzlich zu den folgenden großen Vorzügen:

e) ein Teil für hohe Temperatur und ein Teil für niedere Temperatur des Motors können getrennt voneinander gebaut und gegeneinander isoliert werden, sodaß der Motor kaum unter Wärmeverlust aufgrund der Wärmeleitung zwischen den beiden Teilen leidet ;

f) da das Arbeitsgas eine Bewegung im Motor nur in einer Richtung durchführt, hat das Arbeitsgas keine Gelegenheit, auf eine Gegenströmung oder einen Stau aufzutreffen. Dementsprechend läuft der Betriebszyklus unter einem verbesserten Wärmewirkungsgrad ab.

g) es ist möglich, Einlaß- und Abgabeventile am Kanal vorzusehen, der den Kompressor mit dem Erhitzer verbindet, und hierbei sicherzustellen, daß der beabsichtigte Betriebszyklus durchgeführt wird.

h) die Motorleistung kann gesteuert werden, indem

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die Masse des im Motor eingeschlossenen Arbeitsgases gesteuert wird, das heißt ein mittlerer Gasdruck im Motor, während die Temperatur an den verschiedenen Teilen des Motors, insbesondere die Maximal- und Minimaltemperaturen im Betriebszyklus, nahezu konstant gehalten werden. Dementsprechend kann der Wärmewirkungsgrad des Motors mit nur einer geringen Verschiebung bei einem höheren Niveau selbst dann gehalten werden, wenn der Motor unter unterschiedlicher Last betrieben wird, e) aufgrund der Möglichkeit, die Motorleistung in derartiger Weise zu steuern, kann der Motor verhältnismäßig klein gebaut werden, was Abmessung und Gewicht anbelangt, um eine vorgegebene Leistung zu erzielen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Wärmekraftmaschine mit äußerer Wärmequelle, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine Gaskompressionsvorrichtung (20;120) mit einem beweglichen Bestandteil (22;23;123), eingerichtet zum Festlegen eines Kompressionsraums (24;124) mit veränderlichem Volumen,

b) eine Gasexpansionsvorrichtung (30;130) mit einem beweglichen Bestandteil (32;23;133), eingerichtet zum Festlegen eines Expansionsraums (34;134) mit veränderlichem Volumen,

c) ein Triebmechanismus (26,36,80;27,28;180) , der dazu eingerichtet ist, von der Bewegung des beweglichen Bestandteils der Expansionsvorrichtung getrieben zu werden und das bewegliche Bestandteil der Kompressionsvorrichtung anzutreiben,

d) ein erster Strömumgskanal (60), der den Kompressionsraum mit dem Expansionsraum verbindet;

e) ein erster Wärmetauscher (70), der zum übertragen von Wärme von einer äußeren Wärmequelle auf ein Arbeitsgas eingerichtet ist, das in der Maschine an einem Abschnitt des ersten Kanals eingeschlossen ist,

f) ein zweiter Strömumgskanal (40), der den Expansionsraum mit dem Kompressionsraum unabhängig vom ersten Kanal verbindet, und

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g) ein zweiter Wärmetauscher (50), der zum Abziehen von Wärme vom Arbeitsgas an einem Abschnitt des zweiten Kanals angeordnet ist,

wobei der erste und der zweite Kanal derart angeordnet sind, daß das Arbeitsgas vom Kompressionsraum zum Expansionsraum nur durch den ersten Kanal geleitet wird, und vom Expansionsraum zum Kompressionsraum nur durch den zweiten Kanal rückgeführt wird.

2. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

-ein erstes Einlaßventil (42), das die Verbindung des Kompressionsraums (24) mit dem zweiten Kanal (40) steuert,

- ein erstes Abgabeventil (42), das die Verbindung des Kompressionsraums mit dem ersten Kanal (60) steuert,

- ein zweites Einlaßventil (64) , das die Verbindung des Expansionsraums (34) mit dem ersten Kanal steuert, und

- ein zweites Abgabeventil (44), das die Verbindung des Expansionsraums mit dem zweiten Kanal steuert.

3. Wärmekraftmaschine, nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet daß die Kompressionsvorrichtung (20) und die Expansionsvorrichtung (30) derart angeordnet sind, daß das Volumen des Kompressionsraums und das Volumen des Expansionsraums gleichzeitig erhöht und gleichzeitig

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verringert werden, wobei das erste (42) und das zweite (64) Einlaßventil und das erste (62) und das zweite (44) Abgabeventil derart eingerichtet sind, daß sie einzeln nur unter einer festgelegten Bedingung öffnen, sodaß Kompression und Expansion des Arbeitsgases unter den folgenden Bedingungen durchgeführt werden:

a) während das Volumen des Kompressionsraums (24) fortfährt, abzunehmen, steht der erste Kanal (60) mit dem Kompressionsraum nur in einer letzten Phase in Verbindung, ohne mit dem Expansionsraum (34) in Verbindung zu stehen, während der zweite Kanal (40) kontinuierlich nur mit dem Expansionsraum in Verbindung steht,

b) während das Volumen des Expansionsraums fortfährt, zuzunehmen, steht der erste Kanal mit dem Expansionsraum lediglich in einer Anfangsphase in Verbindung, ohne mit dem Kompressionsraum in Verbindung zu stehen, während der zweite Kanal kontinuierlich nur mit dem Kompressionsraum in Verbindung steht.

4. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet daß das bewegliche Teil der Kompressionsvorrichtung ein hin- und hergehender Kolben (22) ist, der in einem Zylinder (20) aufgenommen ist, daß das bewegliche Teil der Expansionsvorrichtung ein hin- und hergehender Kolben (32) ist, der in einem Zylinder (30) aufgenommen ist, und
daß der Triebmechanismus eine Kurbelwelle (80) und Pleuel-

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stangen (26,36;27) aufweist, die entsprechend den Kolben der Kompressionsvorrichtung und den Kolben der Expansionsvorrichtung mit der Kurbelwelle verbinden.

5. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet daß sie zumindest zwei in Wirkverbindung stehende Sätze aus Kompressionsvorrichtung (20) und Expansionsvorrichtung (30) aufweist, wobei der erste Kanal

(60) dazu eingerichtet ist, den Kompressionsraum (24) einer jeden Kompressionsvorrichtung nur mit dem Expansionsraum (34) einer festgelegten Expansionsvorrichtung zu verbinden, die mit der Kompressionsvorrichtung über den ersten Wärmetauscher

(70) in Wirkverbindung steht, und wobei der zweite Kanal (40) dazu eingerichtet ist, den Expansionsraum einer jeden Expansionsvorrichtung nur mit dem Kompressionsraum einer festgelegten Kompressionsvorrichtung zu verbinden, die mit der Expansionsvorrichtung über den zweiten Wärmetauscher

(50) in Wirkverbindung steht.

6. Wärmekraftmaschnine nach einem der Ansprüche

1 bis 5 ferner gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung der Maschine,

mit einem Gasvorratsbehälter (90), der in seinem Inneren das Arbeitsgas unter einem Druck enthält, der höher ist als der Druck des Arbeitsgases im zweiten Kanal (40), aber

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niedriger als der Maximaldruck des Arbeitsgases im ersten Kanal (60),

mit einer Gaseingabeleitung (91), die den Gasvorratsbehälter mit dem zweiten Kanal an einem Abschnitt zwischen dem Kompressionsraum (24) und dem zweiten Wärmetauscher (50) verbindet,

mit einer Gasentnahmeleitung, die den Vorratsbehälter mit dem ersten Kanal an einem Abschnitt zwischen.dem Kompressionsraum und dem ersten Wärmetauscher (70) verbindet, mit einem Einlaßventil (92) , das dazu eingerichtet ist, wahlweise eine Strömungsverbindung durch die Gaseingabeleitung herzustellen und zu unterbrechen, und mit einem Entnahmeventil (94) , das dazu eingerichtet ist, wahlweise eine Strömungsverbindung durch die Gasentnahmeleitung herzustellen und zu unterbrechen.

7. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Leitungssteuerung der Maschine,

mit einem Hochdruck- Gasvorratsbehälter (90A), der in seinem Inneren Arbeitsgas unter einem Druck enthält, der höher ist als der Maximaldruck des Arbeitsgases im ersten Kanal (60) , mit einer Gaseingabeleitung (91), die den Hochdruck- Gasvorratsbehälter sowohl mit dem ersten Kanal an einem Abschnitt zwischen dem Kompressionsraum (24) und dem ersten Wärmetauscher (70) und mit dem zweiten Kanal (40) an einem Abschnitt zwischen dem Kompressionsraum und dem zweiten

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Wärmetauscher (50) verbindet,

mit einem Eingabeventil (92), das dazu eingerichtet ist, wahlweise eine Strömungsverbindung durch die Eingabeleitung herzustellen und zu unterbrechen, mit einem Niederdruck-Gasvorratsbehälter: (90B) , der in seinem Inneren das Arbeitsgas unter einem Druck enthält, der niedriger ist als der des Minimaldrucks des Arbeitsgases im ersten Kanal,

mit einer Gasentnahmeleitung (93), die den Niederdruck-Gasvorratsbehälter mit dem ersten Kanal an einem Abschnitt zwischen dem Kompressionsraum und dem ersten Wärmetauscher verbindet, und mit einem Entnahmeventil (94), das dazu eingerichtet ist, wahlweise eine Strömungsverbindung durdh die Entnahmeleitung herzustellen und zu unterbrechen.

8 . Wärmekraftmaschine nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet daß der Niederdruck-Gasvorratsbehälter (90B) die Umgebungsluft ist.

9. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 7 odör 8, dadurch gekannzeichnet daß die Vorrichtung zur Leistungssteuerung der Maschine ferner einen Kompressor (95) aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen Teil des Arbeitsgases aus dem Niederdruck-Gasvorratsbehälter (90B) abzuziehen und das abgezogene Arbeitsgas in komprimierte^ Zustand zum Hochdruck-Gasvorratsbehälter (90A) hinzu-

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leiten.

1O. Wärmekraftmaschine insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- ein doppelt wirkender Zylinder (25) , der in seinem Inneren einen doppelt wirkenden Kolben (23) aufnimmt, um einen ersten Raum (24) mit veränderlichem Volumen auf der einen Seite des Kolbens und einen zweiten Raum (34) mit veränderlichem Volumen auf der anderen Seite des Kolbens zu begrenzen,

- ein erster Kanal (60), der außerhalb des Zylinders zum Verbinden des ersten Raums mit dem zweiten Raum eingerichtet ist,

- ein erster Wärmetauscher, der zum Übertragen von Wärme von einer außenliegenden Wärmequelle auf ein Arbeitsgas eingerichtet ist, das im Motor an einem Abschnitt des ersten Kanals eingeschlossen ist,

- ein zweiter Kanal, der außerhalb des Zylinders zum Verbinden des zweiten Raumes mit dem ersten Räum unabhängig vom ersten Kanal eingerichtet ist,

- ein zweiter Wärmetauscher (50), der^fzum Entnehmen von Wärme vom Arbeitsgas an einem Abschnitt des zweiten Kanales eingerichtet ist,

- ein erstes Einlaßventil (42) und ein erstes Abgabeventil (62), die die Verbindung des ersten Raums mit dem zweiten Kanal bzw. dem ersten Kanal steuern,

- ein zweites Einlaßventil (64) und ein zweites Abgabeventil (44), die die Verbindung des zweiten Raumes mit dem ersten Kanal bzw. dem zweiten Kanal steuern,
eine Kurbelwelle, und

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eine Pleuelstange (27), die den Kolben mit der Kurbelwelle über einen Kreuzkopf (28) derart verbindet, daß die Kurbelwelle angetrieben wird, wenn das Volumen des zweiten Raumes aufgrund der Expansion des Arbeitsgases zunimmt, wobei das erste und das zweite Einlaßventil und das erste und das zweite Abgabeventil dazu eingerichtet sind, einzeln nur unter einer bestimmten Bedingung zu öffnen, sodaß das Arbeitsgas im erstemRaum komprimiert wird und dann vom ersten Raum zum zweiten Räum nur über den ecsten Kanal hinübergeleitet wird, dann im zweiten Raum expandiert und anschließend zum ersten Raum nur über den zweiten Kanal · zurückgeführt wird.

11. Wärmekraftmaschine insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- eine Gleitleisten-Rotationsgaskompressionsvorrichtung (120),

- eine Gleitleisten-Rotationsgasexpansionsvorrichtung (130), wobei der Läufer (123) der■Kompressionsvorrichtung und der Läufer (133) der Expansionsvorrichtung fest auf der selben drehbaren Welle (80) angebracht sind,

- ein erster Kanal (60), der die Abgabeöffnung (127) der Kompressionsvorrichtung mit der Einlaßöffnung (137) der Expansionsvorrichtung verbindet,

- ein erster Wärmetauscher (70), der dazu eingerichtet ist,

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Wärme von einer außenliegenden Wärmequelle auf ein Arbeitsgas zu übertragen, das an einem Abschnitt des: ersten Kanals in der Maschine eingeschlossen ist,

- ein zweiter Kanal, der die Abgabeöffnung (135) der Ex-. pansxonsvorrichtung mit der Einlaßöffnung (125) der Kompressionsvorrichtung verbindet, und

- ein zweiter Wärmetauscher (50) der dazu eingerichtet ist,

an
dem Arbeitsgas/einem Abschnitt des zweiten Kanales Wärme

zu entziehen.

12. Verfahren zum Steuern der Abgabeleistung einer Wärmekraftmaschine mit außenliegender Wärmequelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Zuführen des Arbeitsgases von einer außenliegenden Quelle (90;90A) für Arbeitsgas zur Maschine über mindestens den zweiten Kanal (40) an einem Abschnitt dieses Kanals, wo das Arbeitsgas unter einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur vorliegt, wenn eine Steigerung der Maschinenleistung beabsichtigt ist, um hierbei die Masse des in der Maschine eingeschlossenen Arbeitsgases zu erhöhen, und

- entziehen eines Teils des in der Maschine eingeschlossenen Arbeitsgases durch den ersten Kanal (60) an einem Abschnitt dieses Kanals, wo das Arbeitsgas unter verhälnismäßig hoher Temperatur vorliegt, wenn eine Verringerung der Maschinenleistung beabsichtigt ist.

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13. Verfahren nach Anspruch 12 ferner gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: - Steigern der Wärmemenge, die von der außenliegenden Wärmequelle dem in der Maschine eingeschlossenen Arbeitsgas zugeführt wird, wenn Arbeitsgas von außen her der Maschine zugeführt wird, und Verringern der Wärmemenge, wenn ein Teil des Arbeitsgases der Maschine entzogen wird, um hierbei Wechsel in den Maschinentemperaturen aufgrund einer Veränderung der Masse des in der Maschine eingeschlossenen Arbeitsgases zu verhindern.

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