DE4119242C2 - Dampfkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere auf eine Dampf­ kraftmaschine, die die Abwärme eines Kraftfahrzeugmotors für ein Aufladen für den Fahrzeugbetrieb oder die indu­ strielle Abwärme einer ortsfesten Dampfmaschine ausnutzt.

Eine herkömmliche Dampfkraftmaschine, die nach dem Prinzip des Rankine-Kreisprozesses arbeitet, umfaßt eine erste Stufe, in welcher adiabatisch eine kondensierte Flüssig­ keit durch eine Pumpe, z. B. eine Speisewasserpumpe, kompri­ miert und die kondensierte Flüssigkeit einem Verdampfer, z. B. einem Kessel, zugeführt wird, eine zweite Stufe, in der die kondensierte Flüssigkeit unter dem gleichen Druck mittels des Verdampfers erhitzt und in ein Arbeitsgas (überhitzten Dampf) überführt wird, eine dritte Stufe, in welcher das Arbeitsgas durch eine Expansionsmaschine, z. B. eine Turbine, entspannt wird, und eine vierte Stufe, in der das Abgas unter dem gleichen Druck durch einen Kon­ densator gekühlt wird. Diese Art einer Dampfkraftmaschine läßt eine mechanische Ausgangsleistung erreichen, indem die obigen Stufen wiederholt durchlaufen werden.

Bei dieser herkömmlichen Dampfkraftmaschine sind die ein­ zelnen Baueinheiten zur Durchführung der genannten vier Stufen so miteinander verbunden, wie die beigefügte Fig. 2 zeigt. Die Expansionsmaschine 110 hat eine Expansionskammer 114, die durch einen drehenden Rotor 115 abgegrenzt wird. In diese Expansionskammer 114 wird das Arbeitsgas vom Ver­ dampfer 113 eingeleitet und entspannt. Von der Expansions­ kammer 114 wird das Arbeitsgas nach Durchführung des Expan­ sionsschritts zum Kondensator 111 geführt, der mit der Pum­ pe 112 sowie dem Verdampfer 113 in Reihe angeordnet oder geschaltet ist.

Bei einer solchen Art einer Dampfkraftmaschine wird die Abwärme des Kraftfahrzeugmotors oder einer industriellen Abwärmequelle genutzt, um das Arbeitsgas (überhitzten Dampf) zu erlangen, indem die im Kondensator 111 kondensierte Flüssigkeit unter gleichem Druck erhitzt wird.

Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird von einer Dampfkraftmaschine ausgegangen, wie sie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 oder auch in der DE 28 38 670 A1 dargestellt ist.

Werden bei einer solchen Art einer Dampfkraftmaschine der Anfangsdruck und die Anfangstemperatur des zur Expansions­ kammer strömenden Arbeitsgases erhöht und der Druck des zum Kondensator strömenden Gases abgesenkt, so ist es mög­ lich, den theoretischen thermischen Wirkungsgrad zu ver­ bessern.

Bei der Dampfkraftmaschine nach dem Stand der Technik war jedoch das Druckverhältnis vor und nach der Expansionsstufe ungeachtet des Drucks und der Temperatur des der Expansions­ maschine zugeführten Arbeitsgases konstant, das sich stän­ dig durch die Änderung in der dem Verdampfer zugeführten Abwärmemenge ändert. Dadurch besteht keine Möglichkeit, den Druck des Arbeitsgases, das von der Expansionsmaschine nach Ausführen des Expansionsschritts zum Kondensator zu­ rückgeführt wird, frei zu ändern. Das bedeutet beispiels­ weise, daß ungeachtet eines Abfalls im der Außenlufttempe­ ratur entsprechenden Sattdampfdruck durch eine Absen­ kung in der Außenlufttemperatur, da das Arbeitsgas von der Expansionsmaschine ohne Leisten einer ausreichenden Ent­ spannungsarbeit abgeführt und das Arbeitsgas, dessen Druck höher als dieser Sattdampfdruck ist, von der Expan­ sionsmaschine aus in den Kondensator eingeführt wird, eine Ex­ pansionsarbeitslast pro Strömungsmengeneinheit gering wird und sich der Gesamtwirkungsgrad der Dampfkraftmaschine vermindert.

Im gegensätzlichen Fall wird ungeachtet eines Anstiegs im der Außenlufttemperatur entsprechenden Sattdampfdruck durch eine Erhöhung der Außenlufttemperatur, wenn das Arbeitsgas mit einem Druck, der niedriger ist als dieser Sattdampf­ druck, von der Expansionsmaschine abgeführt wird, in dieser Expansionsmaschine ein negatives Drehmoment erzeugt. Des­ halb sinkt die abgenommene Entspannungsleistung ab und ver­ mindert sich der Gesamtwirkungsgrad der Dampfkraftmaschine.

Der Erfindung liegt insofern die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, die oben herausgestellten Nachteile überwinden­ de Dampfkraftmaschine zu schaffen, die einen gesteigerten Gesamtwirkungsgrad hat und deren spezifische Ausgangslei­ stung erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die technischen Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird eine Dampfkraftmaschine geschaffen, die eine Expansionsmaschine, welche eine Ent­ spannungsarbeit durch adiabatische Expansion des Arbeits­ gases leistet, einen das von der Expansionsmaschine abge­ führte Arbeitsgas durch Kühlung unter gleichem Druck kon­ densierenden Kondensator, eine die vom Kondensator konden­ sierte Flüssigkeit adiabatisch komprimierende Pumpe, einen die kondensierte Flüssigkeit unter gleichem Druck erhitzen­ den sowie in überhitzten Dampf, der als Arbeitsgas dient, überführenden Verdampfer, einen ersten, den Verdampfer mit einer Expansionskammer der Expansionsmaschine verbin­ denden Kanal, einen zweiten, die Expansionskammer der Ex­ pansionsmaschine über einen zweiten Ventilmechanismus mit dem Kondensator verbindenden Kanal und einen im ersten Ka­ nal angeordneten ersten Ventilmechanismus, um den Start- oder Auslösezeitpunkt der adiabatischen Entspannung des Arbeitsgases in der Expansionskammer einzuregeln, d. h. zu justieren, umfaßt.

Gemäß der Erfindung wird der adiabatische Expansionszeit­ punkt des Arbeitsgases in der Expansionskammer durch Ände­ rung der Schließzeit des ersten Ventilmechanismus geändert, und der Druck des von der Expansionsmaschine zum Kondensa­ tor nach Durchführen des Entspannungsschritts zurückgeführ­ ten Arbeitsgases ist gleich dem Druck im Kondensator. Da­ durch ist die Möglichkeit gegeben, den Entspannungsvorgang bei dem maximalen Wirkungsgrad durchzuführen. Ferner wird, wenn die am Verdampfer zur Wirkung zu bringende Wärmezufuhr hoch ist, d. h., wenn die Wärmeenergiemenge der Energiequel­ le erhöht wird, die Schließzeit des ersten Ventilmechanis­ mus verzögert und der Druck in der Expansionskammer unter dem hohen Druckwert für eine lange Zeit gehalten. Dadurch wird das von der Expansionsmaschine abgenommene Drehmoment vergrößert. Das bedeutet, daß die erfindungsgemäße Dampf­ kraftmaschine von der eingeschränkten Energiequelle eine große Ausgangsleistung wirksam herauszieht, wenn die Wärme­ menge nicht als ausreichende Energiequelle zugeführt wird. Wenn die Wärmemenge als ausreichende Energiequelle zuge­ führt wird, dann arbeitet die erfindungsgemäße Dampfkraft­ maschine so, daß sie das notwendige Drehmoment aus einer kleineren Maschine erzeugt.

Weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der Er­ findung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels für den Erfindungsgegenstand deutlich.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Dampfkraftma­ schine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Dampfkraft­ maschine nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 und 4 Kennkurven zu den Beziehungen zwischen einer Ausgangsleistung einer Dampfkraftmaschine sowie einem Zufuhr-Absperrgrad des Arbeitsgases und zwischen einem Wirkungsgrad der Dampfkraftmaschine sowie einem Zufuhr-Absperrgrad des Arbeitsgases bei dem Erfindungsgegenstand.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Dampfkraftmaschine, die eine Expansionsmaschine 10, einen Kondensator 11, eine Pumpe 12, einen Verdampfer 13 sowie ein Steuergerät 20 um­ faßt. Der Kondensator 11, die Pumpe 12 und der Verdampfer 13 sind mittels der Kanäle oder Leitungen 31 und 32 in Reihe miteinander verbunden. Ein Fühler 21, der die Arbeits­ gastemperatur oder den Arbeitsgasdruck ermittelt, ist im Kondensator 11 untergebracht. Ein eine Expansionskammer 14 abgrenzender und mit einer (nicht dargestellten) Ab­ triebswelle verbundener Rotor 15 ist als eine sich bewegen­ de Einrichtung in der Expansionsmaschine 10 angeordnet.

Die Expansionskammer 14 ist mit dem Verdampfer 13 bzw. dem Kondensator 11 durch einen ersten Kanal 33 bzw. einen zwei­ ten Kanal 34 verbunden. Im ersten Kanal 33 befinden sich ein erster Ventilmechanismus 16, 16′ zum Öffnen und Schlie­ ßen dieses ersten Kanals 33 sowie ein Druckfühler 22, der einen Zufuhrdruck des Arbeitsgases, das in die Expansions­ kammer 14 strömt, ermittelt. Ein zweiter Ventilmechanismus 17, 17′ liegt im zweiten Kanal 34, um diesen zu öffnen und zu schließen.

In der Expansionsmaschine 10 sind ein Druckfühler 23, der den Arbeitsgasdruck in der Expansionskammer 14 feststellt, und ein Stellungsfühler 23′, der die Drehposition des Ro­ tors 15 ermittelt, angeordnet. In der Dampfkraftmaschine sind Wasser oder Freon für ein oder als ein Arbeitsgas, d. h. ein Arbeitsmedium, in einem abgeschlossenen Bereich enthalten.

Das Steuergerät 20 hat verschiedene Funktionen, nämlich jeden der Ventilmechanismen 16, 16′ und 17, 17′ zu öffnen und zu schließen, ein Ermittlungssignal vom Fühler 21 mit einem Ermittlungssignal vom Druckfühler 23 zu vergleichen, ein Ermittlungssignal vom Stellungsfühler 23′ sowie ein Ermittlungssignal vom Druckfühler 22 zu empfangen und die vorstehend aufgeführten Funktionen in Verbindung miteinan­ der systematisch zu kontrollieren.

Die oben beschriebene Ausführungsform einer Dampfkraftma­ schine arbeitet in der folgenden Weise, wobei ein Rankine- Kreisprozeß als Arbeitsprinzip zur Anwendung kommt und ein mechanischer Ausgang von der (nicht dargestellten) Abtriebs­ welle durch Wiederholen der wohlbekannten Schritte in Rei­ henfolge erlangt wird. Wenn die Außenlufttemperatur einer Änderung unterliegt und der Arbeitsgasdruck oder die Ar­ beitsgastemperatur im Kondensator 11 geändert wird, so wird das vom Fühler 21 ermittelte Druck- oder Temperatursignal zum Steuergerät 20 überführt. Ist der Fühler 21 ein Druck­ fühler, dann wird das ermittelte Drucksignal im Steuergerät 20 als ein Druck Pmin empfangen. Ist der Fühler 21 ein Tem­ peraturfühler, dann wird das ermittelte Temperatursignal in das Drucksignal mit Hilfe einer bekannten Sattdampf- Druckkurve im Steuergerät 20 umgewandelt und das umgewan­ delte Drucksignal dann im Steuergerät 20 als ein Druck Pmin verwendet. Ferner wird das Drehpositionssignal für den Rotor 15, das durch den Stellungsfühler 23′ ermittelt wird, wie auch der Arbeitsgaszufuhrdruck Pmax, der durch den Druckfühler 22 festgestellt wird, im Steuergerät 20 empfangen. Darüber hinaus empfängt das Steuergerät 20 den Druck P_Lo des Arbeitsgases, das von der Expansionsmaschine 10 nach Durchführung des Expansionsschritts zum Kondensator 11 zurückgeführt wird.

Es ist zu bemerken, daß der Druck P_Lo durch den Arbeitsgas­ zufuhrdruck Pmax und einen Zufuhr-Absperrgrad Ro des Ar­ beitsgases bestimmt wird und die unten angegebene Formel erfüllt. Der Zufuhr-Absperrgrad Ro des Arbeitsgases ist ein Maß des Zentrums 0′ des Rotors 15 zum Zentrum 0 des Gehäuses der Expansionsmaschine 10 hin (ein Kardinalpunkt ist eine Bedingung, wobei der Rotor 15 in einem oberen Tot­ punkt sich befindet) und ist ein Maß des Zentrums 0′ des Rotors 15, wobei nach dem oberen Totpunkt die ersten Ventil­ mechanismen 16, 16′ geschlossen sind. Dieser Zufuhr-Absperr­ grad Ro des Arbeitsgases wird durch das Steuergerät 20 in Abhängigkeit vom Drehpositionssignal des Rotors 15, das durch den Stellungsfühler 23′ ermittelt wird, berechnet. Soweit die Rückkehr zur Ausgangsposition betroffen ist, wird eine Seite des Rotors 15 mit 1080° gedreht.

P_Lo = Pmax × [{V_M + V_H (1 - cos <2 Ro/3 <)/3 <)/2}/{V_M + V_H}]^K

Hierin sind:

V_M: Totvolumen der Expansionskammer,
V_H: variables Volumen der Expansionskammer,
K: spez. Wärmeverhältnis des Arbeitsgases.

Das bedeutet, daß man durch Änderung des Zufuhr-Absperrgra­ des Ro des Arbeitsgases in der Lage ist, den Druck P_Lo zu regeln. Wenn der Druck P_Lo größer als der Druck Pmin ist, so wird durch das Steuergerät 20 die Schließzeit der ersten Ventilmechanismen 16, 16′ vorwärts verschoben, um den Zu­ fuhr-Absperrgrad Ro des Absperrgases zu vermindern. Ist dagegen der Druck P_Lo kleiner als der Druck Pmin, so wird die Schließzeit der ersten Ventilmechanismen 16, 16′ durch das Steuergerät 20 verzögert, um dadurch den Zufuhr-Absperr­ grad Ro des Arbeitsgases zu vergrößern.

Wie oben gesagt wurde, wird bei dieser Ausführungsform die Zufuhr des Arbeitsgases zur Expansionskammer 14 hin durch die ersten Ventilmechanismen 16, 16′ geregelt, um den Druck P_Lo gleich dem Druck Pmin zu machen, und dadurch ist man in der Lage, die Ausgangsleistung unter dem maximalen Wir­ kungsgrad zu erlangen.

Es wird im folgenden erläutert, daß der Wirkungsgrad η der Dampfkraftmaschine durch Ändern des Zufuhr-Absperrgrades Ro des Arbeitsgases so geregelt werden kann und daß die Aus­ gangsleistung bei maximalem Wirkungsgrad erhalten wird, wenn der Druck P_Lo gleich dem Druck Pmin ist.

Es wird auf die Fig. 3 Bezug genommen. Wenn sich der Zufuhr- Absperrgrad Ro des Arbeitsgases unter der Bedingung, wobei die Temperatur der starken Wärmequelle 100°C und die Konden­ sationstemperatur 50°C beträgt, ändert, so ändert sich der Wirkungsgrad η (Ro) der Dampfkraftmaschine gemäß der Kurve I-η (Ro). Bei dieser Bedingung ist der Zufuhr-Absperrgrad Ro des Arbeitsgases, bei dem der maximale Wirkungsgrad er­ langt wird, 122°, und der Druck P_Lo des Arbeitsgases, das nach dem Expansionsschritt von der Expansionsmaschine 10 zum Kondensator 11 zurückgeführt wird, wird mit Hilfe der obigen Formel mit etwa 2,5 bar berechnet. Andererseits ist der kritische Druck, d. h. der Druck Pmin im Kondensator 11, der der Kondensationstemperatur von 50°C entspricht und durch eine bekannte Sattdampfdruckkurve des Arbeitsgases erhalten wird, 2,5 bar und gleich dem Druck P_Lo. Fällt durch einen Abfall der Außenlufttemperatur die Kondensationstemperatur auf 25°C, so ändert sich der Wirkungsgrad (Ro) der Dampf­ kraftmaschine in der Weise, wie die Kurve II-η (Ro) zeigt. Unter dieser Bedingung ist der Zufuhr-Absperrgrad Ro des Arbeitsgases, bei dem der maximale Wirkungsgrad erreicht wird, 82°, und der Druck des nach dem Expansionsschritt von der Expansionsmaschine 10 zum Kondensator 11 zurückgeführten Arbeitsgases wird durch die obige Formel mit etwa 1,3 bar berechnet. Andererseits ist der kritische Druck, d. h. der Druck Pmin im Kondensator 11, der der Kondensationstempera­ tur von 25°C entspricht und durch eine bekannte Sattdampf­ druckkurve des Arbeitsgases erhalten wird, etwa 1,2 bar und gleich dem Druck P_Lo.

Wie oben gesagt wurde, ist man gemäß der Erfindung in der Lage, den Wirkungsgrad η der Dampfkraftmaschine durch Ändern des Zufuhr-Absperrgrades Ro für das Arbeitsgas zu regeln, so daß die Dampfkraftmaschine den Expansionsvorgang bei dem maximalen Wirkungsgrad durchführt.

Durch die zweiten Ventilmechanismen 17 und 17′ wird das Ar­ beitsgas, das in der Expansionskammer adiabatisch expandiert wird, zum Kondensator 11 geleitet, d. h., die zweiten Ventil­ mechanismen 17, 17′ werden geöffnet, wenn die Expansionskam­ mer 14 ein maximales Volumen hat (ein Maß R eines Zentrums 0′ des Rotors zu einem Zentrum 0 des Gehäuses der Expansionsma­ schine 10 hin beträgt (wobei ein Kardinalpunkt ein Zustand ist, in dem der Rotor 15 in einem oberen Totpunkt ist) 270°). Die zweiten Ventilmechanismen 17 und 17′ werden geschlossen, wenn die Expansionskammer 14 ein minimales Volumen hat (das Maß R beträgt 540°).

Ferner ist bei der in Rede stehenden Ausführungsform ein Wärmezufuhrfühler 24 am Verdampfer 13 angeordnet, welcher die dem Verdampfer 13 vermittelte Wärmezufuhr feststellt. Das vom Fühler 24 ermittelte Wärmezufuhrsignal wird dem Steuergerät 20 eingegeben, das die Expansionsmaschine 10 in Abhängigkeit von diesem Signal steuert, d. h., das Steuer­ gerät 20 steuert den Öffnungs- und Schließgrad der Ventil­ mechanismen 16, 16′, 17 und 17′, um den Expansionsvorgang bei maximalem Wirkungsgrad durchzuführen, wie oben erwähnt wurde, wenn die Wärmezufuhr schwach ist. Ist die Wärmezu­ fuhr stark, so steuert das Gerät 20 das Öffnen und Schlie­ ßen der beiden Ventilmechanismen 16, 16′ und 17, 17′ derart, daß die Schließzeit der ersten Ventilmechanismen 16, 16′ verzögert wird, so daß also eine große Menge an Arbeitsgas in die Expansionskammer 14 geführt wird. Dadurch kann die Expansionsmaschine 10 nicht den maximalen Wirkungsgrad erlan­ gen, jedoch kann von der Expansionsmaschine 10 eine große Ausgangsleistung abgenommen werden.

Die Fig. 4 zeigt in einem Beispiel Änderungen der Ausgangs­ leistung P und des Wirkungsgrades η mit Bezug auf den Zufuhr- Absperrgrad Ro für das Arbeitsgas. Wenn, wie Fig. 4 zeigt, der Zufuhr-Absperrgrad Ro des Arbeitsgases bis auf etwa 180° verzögert wird, so fällt der Wirkungsgrad η auf einen Wert etwas über 7% ab und wird die Ausgangsleistung P auf 4,2 kW angehoben (ist der Absperrgrad Ro gleich 110°, so ist die Ausgangsleistung 2,6 kW).

Bei der in Rede stehenden Ausführungsform wird als Expan­ sionsmaschine eine Rotor-Expansionsmaschine der Wankel- Bauart verwendet, wobei der Rotor mit Bezug zum Gehäuse der Maschine dreht. Jedoch kann im Fall der vorliegenden Erfin­ dung auch eine Rotor-Expansionsmaschine der Wankel-Bauart verwendet werden, wobei das Gehäuse der Expansionsmaschi­ ne mit Bezug zur Welle des Rotors dreht. Da es in diesem Fall schwierig ist, den Druck in der Expansionskammer zu ermitteln, wird der Druck P_Lo aus dem Arbeitsgas-Zufuhr­ druck Pmax und dem Zufuhr-Absperrgrad Ro des Arbeitsgases mit der obigen Formel berechnet, wobei der erste Ventilmecha­ nismus in gleicher Weise wie bei der obigen Ausführungsform gesteuert wird. Ferner ist die Erfindung auch auf eine Ex­ pansionsmaschine der hin- und hergehenden Kolbenbauart an­ wendbar.

Wenn die verwertbare Wärmeenergie sich in Abhängigkeit von einem Betriebs- oder Fahrzustand ändert, also beispielsweise die Abgaswärmeenergie einer Kraftfahrzeugmaschine, oder wenn die Abwärmeenergie klein ist, dann wird gemäß der Erfindung die Zeit, während welcher der erste Ventilmechanismus offen ist, vermindert (z. B. wird der erste Ventilmechanismus ge­ schlossen, wenn das Maß R um 110° hinter dem oberen Totpunkt liegt) und der Wirkungsgrad der Dampfkraftmaschine gestei­ gert. Dadurch ist man in der Lage, eine größere Ausgangs­ leistung mit dem maximalen Wirkungsgrad aus der begrenzten oder beschränkten Wärmeenergiequelle zu entnehmen. Wenn da­ gegen die Abwärme groß oder hoch ist, so wird die Zeit, während welcher der erste Ventilmechanismus offen ist, ver­ längert (z. B. wird der erste Ventilmechanismus geschlossen, wenn das Maß R um 180° hinter dem oberen Totpunkt liegt). Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, eine große Ausgangs­ leistung bei begrenzter Drehzahl der Maschine zu entnehmen.

Eine erfindungsgemäße Dampfkraftmaschine umfaßt eine Expan­ sionsmaschine, die durch adiabatische Expansion des Arbeits­ gases eine Expansionsarbeit ausführt, einen Kondensator, der das von der Expansionsmaschine abströmende Arbeitsgas mittels einer Kühlung unter dem gleichen Druck kondensiert, eine Pumpe, die die durch den Kondensator kondensierte Flüs­ sigkeit adiabatisch komprimiert, einen Verdampfer, der die kondensierte Flüssigkeit unter dem gleichen Druck erhitzt und die kondensierte Flüssigkeit in überhitzten Dampf, der als das Arbeitsgas dient, überführt, einen ersten Kanal, der den Verdampfer mit einer Expansionskammer der Expan­ sionsmaschine verbindet, einen zweiten Kanal, der die Ex­ pansionsmaschine mit dem Kondensator mittels eines zweiten Ventilmechanismus verbindet, sowie einen ersten, in den ersten Kanal eingesetzten Ventilmechanismus, um die Start­ zeit für die adiabatische Expansion des Arbeitsgases in der Expansionskammer einzuregeln. Durch diese Ausbildung wird der Zeitpunkt der adiabatischen Expansion des Arbeitsgases in der Expansionskammer eingestellt, indem die Schließzeit des ersten Ventilmechanismus eingeregelt und der Druck des von der Expansionsmaschine nach Durchführen des Expansions­ schritts zum Kondensator zurückgeführten Arbeitsgases gleich dem Druck im Kondensator gemacht wird. Dadurch ist die Mög­ lichkeit gegeben, den Expansionsvorgang mit dem maximalen Wirkungsgrad durchzuführen.

Vorstehend wurden die Grundgedanken, eine Ausführungsform und Betriebsarten des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die beschriebenen Einzelheiten beschränkt, vielmehr sind dem Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre Abwandlungen und Abände­ rungen an die Hand gegeben, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (7)

1. Dampfkraftmaschine, die umfaßt:

• - eine eine Expansionsarbeit durch adiabatische Entspannung eines Arbeitsgases ausführende Expansionsmaschine (10),
• - einen das von der Expansionsmaschine abgeführte Arbeits­ gas mittels einer Kühlung unter dem gleichen Druck kondensierenden Kondensator (11),
• - eine die durch den Kondensator kondensierte Flüssigkeit adiabatisch komprimierende Pumpe (12),
• - einen die kondensierte Flüssigkeit unter dem gleichen Druck erhitzenden sowie die kondensierte Flüssigkeit in überhitzten Dampf als das Arbeitsgas überführenden Verdampfer (13),
• - einen ersten, den Verdampfer (13) mit einer Expansions­ kammer (14) der Expansionsmaschine (10) über einen ersten Ventilmechanismus (16, 16′) verbindenden Strömungskanal (33) und,
• - einen zweiten, die Expansionskammer (14) der Expansions­ maschine mit dem Kondensator (11) über einen zweiten Ventilmechanismus (17, 17′) verbindenden Strömungskanal (34)

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilmechanismus (16, 16′) den ersten Strömungskanal (33) öffnet oder schließt, um die Anfangszeit der adiabatischen Entspannung des Arbeitsgases in der Expansionskammer (14) einzustellen und den Druck des nach Durchführen des Entspannungsschritts von der Expansionskammer (14) zum Kondensator (11) abgeführten Arbeitsgases zu ändern.

2. Dampfkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (20), das den Öffnungs- und Schließvorgang des ersten Ventilmechanismus (16, 16′) steuert, um im Kondensator (11) einen Druck des Arbeitsgases zu erreichen, der annähernd einem Druck des von der Expansionskammer (14) nach Durchführen des Entspannungsschritts abgeführten Arbeitsgases gleich ist.

3. Dampfkraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Fühler (21), der einen Druck oder eine Temperatur des Arbeitsgases im Kondensator (11) ermittelt, und durch einen Druckfühler (22), der einen Druck des Arbeitsgases im ersten Strömungskanal (33) ermittelt, wobei durch das Steuergerät (20) die Zufuhr des Arbeitsgases zur Expansionskammer (14) über den ersten Ventilmechanismus (16, 16′) derart steuerbar ist, daß der Druck des von der Expansionskammer (14) nach Durchführen des Entspannungsschritts abgeführten Arbeitsgases und welcher aus dem ermittelten Drucksignal des Druckfühlers (22) berechnet wird, gleich dem vom Fühler (21) ermittelten Druck oder dem aus der vom Fühler (21) ermittelten Temperatur berechneten Druck wird, so daß der Entspannungsvorgang mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt wird.

4. Dampfkraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Fühler (21), der einen Druck oder eine Temperatur des Arbeitsgases im Kondensator (11) ermittelt, und durch einen Druckfühler (23), der einen Druck des Arbeitsgases in der Expansionskammer (14) ermittelt, wobei durch das Steuergerät (20) die Zufuhr des Arbeitsgases zur Expansionskammer (14) über den ersten Ventilmechanismus (16, 16′) derart steuerbar ist, daß der Druck des von der Expansionskammer nach Durchführen des Entspannungsschritts abgeführten Arbeitsgases und welcher von dem Druckfühler (23) ermittelt wird, gleich dem von dem Fühler (21) ermittelten Druck oder dem aus der vom Fühler (21) ermittelten Temperatur berechneten Druck wird, so daß der Entspannungsschritt mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt wird.

5. Dampfkraftmaschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (20) ein der Wärmezufuhr zum Verdampfer (13) entsprechendes Signal empfängt und, daß durch das Steuergerät (20) der Öffnungs- sowie Schließvorgang des ersten Ventilmechanismus (16, 16′) derart steuerbar ist, daß der Entspannungsvorgang mit hohem Wirkungsgrad abläuft, wenn die Wärmezufuhr gering ist, und daß durch das Steuergerät (20) der Öffnungs- sowie Schließvorgang des ersten Ventilmechanismus (16, 16′) derart steuerbar ist, daß die Schließzeit des ersten Ventilmechanismus verzögert wird, um die Zufuhrmenge an Arbeitsgas zur Expansionskammer (14) zu erhöhen, wenn die Wärmezufuhr stark ist.

6. Dampfkraftmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen die dem Verdampfer (13) vermittelte Wärmezufuhr erfassenden Fühler (24).