DE2902930A1

DE2902930A1 - Verfahren und einrichtung zur vermehrten ausnutzung des energiegehaltes von brennstoffen in kraftmaschinen

Info

Publication number: DE2902930A1
Application number: DE19792902930
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl Ing Wellensiek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1979-01-26
Publication date: 1980-07-31

Description

Beschreibung des Verfahrens und der Einrichtung zur vermehrten Ausnutzung des Energiegehaltes von Brennstoffen in Kraftmaschinen.

Die Umsetzung von in Brennstoffen gespeicherter Wärmeenergie in mechanische Energie erfolgt mit Hilfe von Wärmekraftmaschinen, welche als Kolbenmaschinen oder Turbinen ausgebildet sind.

In diesen Maschinen werden thermodynamische Kreisprozeße in die Praxis umgesetzt. Diese sind sämtlich nicht umkehrbar und haben deshalb notwendig einen Wirkungsgrad welcher kleiner ist als der ideale Kreisprozeß.

Im Idealfall muß die Abgabe mechanischer Leistung beim höchstmöglichen Druck und der höchstmöglichen Temperatur des Arbeitsmittels beginnen und bei den niedrigst möglichen Temperatur- und Druckwerten aufhören.

Dieser Forderung sowohl im oberen wie auch im unteren Bereich vergleichsweise enge Grenzen gesetzt, sodaß der Wirkungsgrad des praktisch zu verwirklichenden Kreisprozeßes weit unter dem theoretisch möglichen liegt.

Als Richtwert mag gelten, daß für wirtschaftlich vertretbaren Bauaufwand etwa 1/3 der zugeführten Brennstoff energie in nutzbare mechanische Leistung*umgesetzt werden kann. -

Es ist schon vor Jahrzehnten vorgeschlagen worden sogenannte Zweistoffprozeße einzuführen, wobei die Arbeitsmedien so gewählt werden müßen, daß entweder die Obergrenze noch oben hin oder die Untergrenze nach unten hin verschoben werden kann, oder auch, mit einem Dreistoffverfahren, sowohl nach oben, wie auch zugleich nach unten.

Ein solches Dreistoffverfahren könnte beispielsweise unter verwendung von Quecksilber-Wasser-Ammoniak - Kopplung verwirklicht werden.

Mit Ausnahme von Versuchsanlagen kleinerer Leistungen sind derartige Verfahren in der Praxis nicht zur Anwendung gekommen, vornehmlich aus Kostengründen.

Alle Kraftmas chinenpr ο ζ eße laufen ab zwischen einem möglichst hohen Anfangsdruck und einem möglichst niedrigen Enddruck, wobei das Arbeitsmittel nach Arbeitsabgabe wieder von dem niedrigen Enddruck auf den hohen Anfangsdruck zu bringen ist.

Dies aber ist nur dann wirtschaftlich zu realisieren, wenn die Druckerhöhung in der flüssigen Phase erfolgen kann, während die Drucksenkung in der Gas/Dampfphase erfolgt, da andernfalls die notwendig aufzubringende: Pumpleistung den wesentlichsten Teil der soeben gewonnenen Arbeit wieder aufzehren würde, sofern die Druckerhöhung nicht durch Zufuhr von Wärmeenergie bei einem niedrigeren als dem Höchstdruck erfolgt, wie das bei Diesel- oder Ottomotoren der Fall ist.

Gegenstand dieser Erfindung ist eine Verfahrensweise gekennzeichnet dadurch, daß die Arbeitsleistung des Arbeitsmittels in der Gas/Dampfphase erfolgt, das Arbeitsmittel aber gleichwohl im flüssigen Zustand die notwendige Druckerhöhung erfährt, ohne daß es sich notwendigerweise um ein bei den in Betracht kommenden Temperatur— und Druckverhältnissen kondensierbares, also auch in der flüssigen Phase vorliegenden Arbeitsmittel handelt.

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Erfindungsgemäß handlet es sich hierbei um ein Gas oder einen Dampf, der in einer Flüssigkeit gelöst ist und wobei die Aufnahmefähigkeit der Flüssigkeit für den Dampf oder das Gas unterschiedlich hoch ist je nach Druck und Temperaturzustand der Flüssigkeit.

Ohne den Erfindungsgedanken auf diese Stoffkombination beschränken zu wollen, ist dies beispielsweise der Fall bei der Stoffkombination Wasser-Ammoniak.

Auch erscheint die Kombination Wasser-Ammoniak deshalb besonders geeignet, weil sie in der Verbindung mit Otto- und Dieselmotoren gerade im richtigen Temperaturbereich im Hinblick auf die Abgastemperaturen solcher Motoren einerseits und der Umgebungstemperatur andererseits verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß kann das vorgeschlagene Verfahren beispielsweise wie folgt verwirklicht werden :

ο Bei einem 6—Zylinder-Dieselmotor bleiben 4 der 6 Zylinder unverändert.

ο Die verbleibenden 2 Zylinder werden wie folgt umgebaut :

oo Änderung der Ventilsteuerung in der Weise, daß je einer Umdrehung der Kurbelwelle ein Arbeitstakt erfolgt in der Weise daß beide Ventile für den größten Teil des Abwärtsweges des Kolbens in Richtung Kurbelwelle geschloßen sind und für den größten Teil des Aufwärtsweges geöffnet.

oo Abdichtung der 4 Dieselzylinder gegen die 2 weiteren Zylinder im Kurbelgehäuse gegen etwa 200 mm WS wegen etwaiger Gasdurchtritte zwischen Eiben und Zylinder.

ο Einrichtung eines in sich geschmolzenen Wasserkreislaufes, welcher seinen Druck-und Temperaturzustand bei jedem Umlauf einmal zwischen hohem Druck und hoher Temperatur sowie niedrigem Druck und niedriger Temperatur verändert.

ο Einrichtung eines ebenfalls in sich geschloßenen Dampfkreislaufes in der Weise, daß der Dampf oder das Gas bei hohem Druck und hoher Temperatur aus dem Wasserkreislauf abgeschieden wird, im Arbeitszylinder einen Teil seines Energiegehaltes an den Kolben abgibt und danach wieder vom Wasserkreislauf aufgenommen wird.

Die wirtschaftliche Bedeutung des vorgeschlagenen Verfahrens ergibt sich daraus, daß es unter Berücksichtigung der innerhalb des Kreisprozeßes auftretenden Verluste gelingt, den spezifischen Kraftstoffverbrauch um 10 bis 15 % zu vermindern abhängig von der Sorgfalt der Ausführung, aber unabhängig davon wie groß der Wirkungsgrad der ursprüglichen Arbeitsmaschine ist.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren und Einrichtung zur Einsparung von in Brennstoffen enthaltener Energie dadurch gekennzeichnet daß sonst unvermeidliche Wärmeverluste in einem in sich geschloßenen und verkoppelten Flüssigkeits-Gas/Dampf - Dopjjelkreislauf teilweise nutzbar in zusätzliche Nutzarbeit umgesetzt werden.
2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit - Gas/Dampf - Kombination verwendet wird, die es erlaubt auch solche Stoffe für die Arbeitsleistung zu verwenden die innerhalb der realisierbaren Druck- und Temperaturbereiche nicht in der Flüssigphase vorliegen.

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