DE4036319C2

DE4036319C2 - Piston engine

Info

Publication number: DE4036319C2
Application number: DE19904036319
Authority: DE
Inventors: Wilhelm A Gschwendtner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2010-11-16
Also published as: DE4036319A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenkraftmaschine.The invention relates to a piston engine.

Bei den bisher bekannten Kolbenkraftmaschinen wird der Dampf außerhalb des Zylinders erzeugt und dann, nach dem Arbeitshub, ins Freie ausgeblasen. Die aufgewendete Wärme wird nur einmal genutzt, wodurch ein geringer Wirtschaftlichkeitsgrad erreicht wird.In the previously known piston engines, the steam is outside the cylinder generated and then, after the working stroke, blown out into the open. The heat expended used only once, resulting in a low level of economy.

Aus der DE-OS 19 09 007 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kolben-Wärmekraftmaschine mit äußerer Verbrennung bekannt, bei der als Arbeitsmittel eine Flüssigkeit dient, die eine geringere Verdampfungswärme besitzt als Wasser und bei dem in geschlossenem Kreislauf die Flüssigkeit in einem Dampferzeuger verdampft wird. Der erzeugte Dampf überträgt durch Expansion Arbeit auf den Kolben der Kraftmaschine und wird in einem Kondensator wieder verflüssigt. Der Dampferzeuger ist gleichzeitig ein mit Heizgasen beaufschlagter Wärmetauscher und direkt mit dem Expansionsraum eines jeden Arbeitszylinders verbunden.DE-OS 19 09 007 describes a method for operating a piston heat engine known with external combustion, in which a liquid is used as the working fluid, the has less heat of evaporation than water and in a closed circuit Liquid is evaporated in a steam generator. The steam generated transfers through Expansion work on the piston of the engine and is in a condenser again liquefied. The steam generator is also a heating gas Heat exchanger and directly connected to the expansion space of each working cylinder.

Bei diesem Verfahren wird zwar ein Teil der aufgewendeten Energie wieder eingesetzt, jedoch läuft dabei nur die Verdampfungsflüssigkeit um, wohingegen die Abwärme der Luft nicht genutzt wird.With this method, part of the energy used is reused, however only the evaporation liquid circulates, whereas the waste heat from the air does not is being used.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenkraftmaschine zu entwickeln, bei der ein möglichst großer Teil der aufgewendeten Wärme rückgewonnen und in den Zylinder zurückgeführt wird, um dort erneut zur Dampferzeugung genutzt zu werden.The present invention is therefore based on the object of a piston engine develop in which as much of the heat as possible is recovered and used the cylinder is returned to be used there again for steam generation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine KolbenkraftmaschineAccording to the invention, this object is achieved by a piston engine

- whose cylinders have a hot air inlet, a liquid inlet and a steam outlet and has a jacket for air cooling the cylinder,
- The steam outlet is connected to a first heat exchanger, the one Return line for condensate to a liquid container and a steam outlet as well as an ambient air inlet and an associated warm air outlet,
- The warm air outlet of the second heat exchanger with an air inlet of the Casing of the cylinder is connected
- With an air outlet of the jacket of the cylinder with a warm air inlet third heat exchanger is connected,
- The third heat exchanger for generating hot air with a heat source connected is,
- Wherein a hot air outlet of the third heat exchanger with the hot air inlet of the Cylinder is connected
- The liquid container with the liquid inlet of the cylinder via a Injector is connected.

Durch diese Maßnahmen wird es möglich, eine Kolbenkraftmaschine mit einem sehr hohen Wirkungsgrad zu bauen.These measures make it possible to use a piston engine with a very high Build efficiency.

Es ist dabei sinnvoll, daß die Ummantelung zur Luftkühlung des Zylinders nach außen hin eine Isolation aufweist.It is useful that the jacket for air cooling the cylinder to the outside Isolation.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß das Arbeitsmedium Wasser ist.Furthermore, it is expedient that the working medium is water.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß Temperaturfühler und Regeleinrichtungen zum Einstellen der Heißlufttemperatur im dritten Wärmetauscher vorgesehen sind.Another embodiment of the invention provides that temperature sensors and Control devices for setting the hot air temperature in the third heat exchanger are provided.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Kolbenkraftmaschine anhand einer Zeichnung beschrieben.In the following the piston engine according to the invention is based on a drawing described.

Eine 2- oder 4-Takt-Kraftmaschine 1 saugt über einen Heißlufteintritt 11 heiße Luft mit einer Temperatur von ca. 120 °C an und verdichtet sie. Etwa im oberen Totpunkt des Kolbens wird eine Flüssigkeit, bei der es sich nicht um Kraftstoff handelt und welche im Temperaturbereich von Wasser verdampft, durch einen Flüssigkeitseintritt 12 in den Zylinder eingespritzt, wodurch ein Arbeitshub ausgelöst wird.A 2- or 4-stroke engine 1 sucks in hot air at a temperature of approximately 120 ° C. via a hot air inlet 11 and compresses it. At approximately the top dead center of the piston, a liquid which is not fuel and which evaporates in the temperature range of water is injected into the cylinder through a liquid inlet 12 , which triggers a working stroke.

Der heiße Dampf tritt aus dem Dampfaustritt 13 des Zylinders aus und wird in einen ersten Wärmetauscher 2 geleitet. Dieser Wärmetauscher 2 weist einen Umgebungslufteintritt 14 auf, wobei die angesaugte Frischluft durch den Dampf erwärmt wird. The hot steam emerges from the steam outlet 13 of the cylinder and is passed into a first heat exchanger 2 . This heat exchanger 2 has an ambient air inlet 14 , the fresh air drawn in being heated by the steam.

Der etwas abgekühlte Dampf tritt durch einen Dampfaustritt 22 des ersten Wärmetauschers 2 über eine Wärmepumpe 5, die ein Kompressor ist, einem zweiten Wärmetauscher 3 zugeführt, in dem wiederum Wärme zurückgewonnen wird, die zur weiteren Aufheizung der Frischluft dient, die aus dem Warmluftaustritt 15 des ersten Wärmetauschers 2 über den Warmlufteintritt 16 des zweiten Wärmetauschers 3 in diesen eintritt und ihn durchläuft.The somewhat cooled steam passes through a steam outlet 22 of the first heat exchanger 2 via a heat pump 5 , which is a compressor, to a second heat exchanger 3 , in which heat is in turn recovered, which is used for further heating the fresh air that comes out of the warm air outlet 15 of the first heat exchanger 2 enters the second heat exchanger 3 via the warm air inlet 16 and passes through it.

Die im zweiten Wärmetauscher 3 weiter aufgeheizte Frischluft wird nun als Kühlluft durch die Lufteintrittsöffnung 18 in der Ummantelung 17 des Zylinders geführt und weiter aufgeheizt, so daß der größte Teil der eingangs aufgewendeten Wärme wieder zu einem Arbeitshub zur Verfügung steht.The fresh air further heated in the second heat exchanger 3 is now passed as cooling air through the air inlet opening 18 in the jacket 17 of the cylinder and further heated, so that most of the heat used at the beginning is available again for a working stroke.

Falls die Anlage sehr gut gegen Wärmeverluste isoliert ist, wird von der eingangs aufgewendeten Wärme nur ein geringer Teil verloren gehen, der dann der aufgeheizten Frischluft, nachdem diese die Ummantelung 17 des Zylinders durch den Luftaustritt 19 verlassen hat, durch einen dritten Wärmetauscher 4, der durch Verbrennen von z. B. fossilen Energieträgern, Holz, Müll, Sonnenenergie genügend Wände zur Verfügung stellt, um die Frischluft wieder auf ca. 120°C aufzuheizen.If the system is very well insulated against heat loss, only a small part of the heat initially input will be lost, which then the heated fresh air, after it has left the jacket 17 of the cylinder through the air outlet 19 , by a third heat exchanger 4 , which by burning z. B. fossil fuels, wood, garbage, solar energy provides enough walls to re-heat the fresh air to approx. 120 ° C.

Die Maschine wird so einen sehr hohen Wirkungsgrad erreichen; die Verlustwärme kann außerdem noch zu weiteren Zwecken, z. B. Heizung eines Raumes, verwendet werden. Die Maschine arbeitet daher auch sehr umweltfreundlich. Die an den Wärmetauschern 1, 2 anfallende kondensierte Flüssigkeit wird in einem Flüssigkeitsbehälter 7 gesammelt, zur Einspritzpumpe 6 geführt und wieder verwendet. Falls eine Einspritzpumpe 6 aus nichtrostendem Material zur Verfügung steht, kann die Maschine mit Wasser betrieben werden.The machine will thus achieve a very high level of efficiency; The heat loss can also be used for other purposes such. B. heating of a room can be used. The machine therefore works very environmentally friendly. The condensed liquid obtained at the heat exchangers 1 , 2 is collected in a liquid container 7 , led to the injection pump 6 and used again. If an injection pump 6 made of stainless material is available, the machine can be operated with water.

Die Anordnung der einzelnen Bauteile kann beliebig erfolgen. Die Kraftabnahme erfolgt an der Motorwelle. Um die Temperatur der Ansaugluft auf einem gleichmäßigen Niveau zu halten, sind Wärmefühler und dazugehörige Regeleinrichtungen 8 anzubringen.The individual components can be arranged as required. The force is taken from the motor shaft. In order to keep the temperature of the intake air at a uniform level, heat sensors and associated control devices 8 are to be attached.

Claims

1. Piston engine ( 1 )

- whose cylinder has a hot air inlet ( 11 ), a liquid inlet ( 12 ) and a steam outlet ( 13 ) and a casing ( 17 ) for air cooling the cylinder,
- The steam outlet ( 13 ) is connected to a first heat exchanger ( 2 ), which has a return line ( 10 ) for condensate to a liquid container ( 7 ) and a steam outlet ( 22 ) as well as an ambient air inlet ( 14 ) and an associated hot air outlet ( 15 ) having,
- The steam outlet ( 22 ) of the first heat exchanger is connected via a heat pump ( 5 ) to a second heat exchanger ( 3 ) and the hot air outlet ( 15 ) of the first heat exchanger ( 2 ) is connected to the warm air inlet ( 16 ) of the second heat exchanger ( 3 ) connected is,
- The warm air outlet ( 15 ) of the second heat exchanger ( 3 ) is connected to an air inlet ( 18 ) of the casing ( 17 ) of the cylinder,
- An air outlet ( 19 ) of the casing ( 17 ) of the cylinder is connected to a warm air inlet ( 20 ) of a third heat exchanger ( 4 ),
- The third heat exchanger ( 4 ) for generating hot air is connected to a heat source,
- A hot air outlet ( 21 ) of the third heat exchanger ( 4 ) is connected to the hot air inlet ( 11 ) of the cylinder,
- The liquid container ( 7 ) is connected to the liquid inlet ( 12 ) of the cylinder via an injection device ( 6 ).

2. Piston engine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the casing ( 17 ) for air cooling of the cylinder has an insulation ( 9 ) to the outside.

3. Piston engine ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the working medium is water.

4. Piston engine ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that temperature sensors and control devices ( 8 ) for setting the hot air temperature in the third heat exchanger ( 4 ) are provided.