DE4213369A1

DE4213369A1 - Heat power machine with external combustion - uses rotating compressor in each of two hollow cylindrical sections fillable with gaseous medium

Info

Publication number: DE4213369A1
Application number: DE19924213369
Authority: DE
Inventors: Johannes Reitz
Original assignee: IRM ANTRIEBSTECH GmbH
Current assignee: IRM ANTRIEBSTECH GmbH
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1993-02-18

Abstract

Several separators (70) are provided in the area between the internal wall of the hollow cylindrical sections (25, 31) and the compressors (12, 34). At least one heat exchanger (20) is installed between the latter. Each section (25, 31) has inlet (33, 41) and outlet (27, 37) zones for the gaseous medium (10). These zones allow the latter in flow in one directions through both sections in sequence. One compressor can function as a condenser and the other as a working rotor. The cells (71.1) communicating with the inlet and outlet zones are formed that the difference in vol. between the cells is practically zero while the compressor rotates. USE - Electricity generation. Cooling or heat source for high power, high temp. battery, e.g. sodium-sulphur type able to drive motor vehicle.

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine mit äußerer Verbrennung. Derartige, periodisch arbeitende Wärmekraft maschinen dienen zur Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit. Diese Umwandlung erfolgt in einem Kreisprozeß. So werden beim Kreisprozeß nach Carnot abwechselnd zwei isother mische und zwei adiabatische Prozesse zyklisch wiederholt. Der Carnot-Prozeß ist ein reversibler Kreisprozeß, der damit auch im entgegengesetzten Umlaufsinn durchlaufen werden kann. So könnte eine entsprechende Maschine beispielsweise dann als Kältemaschine oder als Wärmepumpe verwendet werden.The invention relates to a heat engine with an external Combustion. Such periodic thermal power machines are used to convert heat into mechanical Job. This conversion takes place in a circular process. So are alternately two isother in the Carnot cycle mix and repeat two adiabatic processes cyclically. The Carnot process is a reversible cyclic process that works with it can also be run in the opposite direction. For example, a corresponding machine could then be used as Chiller or used as a heat pump.

State of the art

Eine technische Realisation des Carnot-Kreisprozesses, der lediglich einen idealisierten Kreisprozeß darstellt, exi stiert durch den Sterling-Motor. Der entsprechende klassische Sterling-Prozeß arbeitet zwischen zwei Isothermen und zwei Isochoren. Mit Hilfe der beiden Isochoren werden die adiaba tischen Teilprozesse des Carnot-Prozesses ersetzt. Ein stän diger zyklischer Wechsel des Arbeitsmediums zwischen einem kalten und einem warmen Teil kennzeichnet diese klassische Arbeitsweise. Der Sterling-Motor ist eine Hubkolbenmaschine. Über einen speziellen Kurbeltrieb werden den vorhandenen bei den Kolben gesetzmäßige Hin- und Her-Bewegungen aufgezwungen. Der eine Kolben dient als Steuer- bzw. Verdrängerkolben, der zweite Kolben als Arbeitskolben. In dem Verdrängerkolben wird die bei der Isochorenabkühlung freiwerdende Wärme zwischenge speichert. Bei der isochoren Erwärmung wird diese zwischenge speicherte Wärme wieder vom Verdrängerkolben abgegeben. Der Verdrängerkolben stellt damit einen Regenerator dar. Die not wendige Existenz dieses Regenerators verhindert sehr schnelle Arbeitsphasen des Sterling-Motors.A technical realization of the Carnot cycle, the only represents an idealized cycle, exi bull by the sterling engine. The corresponding classic Sterling process works between two isotherms and two Isochors. With the help of the two isochors, the adiaba tical sub-processes of the Carnot process replaced. A stand Cyclical change of working medium between one cold and warm parts characterize this classic Way of working. The Sterling engine is a reciprocating engine. Using a special crank mechanism, the existing ones are the piston was forced to move back and forth. One piston serves as a control or displacement piston, the second pistons as working pistons. In the displacement piston the heat released during isochoric cooling is interposed saves. In the case of isochoric heating, this is interposed stored heat is released again by the displacer. The Displacement piston thus represents a regenerator Agile existence of this regenerator prevents very quick Working phases of the Sterling engine.

Die Kurbelstellung des Sterling-Motors wird so gewählt, daß der Arbeitskolben, d. h. der Kolben des Expansionsraumes, ge genüber dem Verdrängerkolben, d. h. dem Kolben des Kompres sionsraumes, nachläuft. Auf diese Weise entstehen angenäherte Isochoren, die sich im Diagramm als tangierende Bögen an die theoretischen Isochoren anlegen. In gleicher Weise vollzieht sich der Verlauf der Isothermen, da in Wirklichkeit keine scharfe, sondern eine mehr fließende Trennung zwischen dem kalten und dem heißen Teil des Sterling-Motors vorhanden ist. Aufgrund seiner vielen und teuren Bauteile und seiner relativ niedrigen Arbeitsphasen-Geschwindigkeit ist der Sterling-Mo tor gegenüber dem Otto- und Diesel-Motor im Nachteil. In sei ner Verwendung als Fahrzeugantrieb erweist sich der Sterling Motor darüber hinaus wegen seiner trägen Regelbarkeit eben falls als wenig geeignet. Theoretisch verspricht der Ster ling-Kreisprozeß allerdings erhebliche thermo-dynamische Wir kungsgradverbesserungen gegenüber dem Otto- und Diesel-Motor.The crank position of the Sterling engine is chosen so that the working piston, d. H. the piston of the expansion space, ge opposite the displacement piston, d. H. the piston of the compress sionsraum, runs after. In this way, approximate arises Isochors, which in the diagram are tangent arcs to the create theoretical isochors. Performed in the same way the course of the isotherms, since in reality none sharp but a more fluid separation between the cold and the hot part of the sterling engine is present. Because of its many and expensive components and its relative low working phase speed is the sterling mo At a disadvantage compared to the petrol and diesel engine. In be When used as a vehicle drive, the Sterling turns out to be Engine also because of its sluggish controllability if unsuitable. In theory, the star promises Ling cycle process, however, considerable thermodynamic We efficiency improvements compared to petrol and diesel engines.

Aus der DE-OS 33 33 586 ist eine außenbeheizte regenerative Wärme- und Arbeitsmaschine bekannt, die im Sinne des klassi schen Sterling-Kreisprozesses arbeitet. Auf einer gemeinsamen Welle sind zwei hohlzylindrische Druckbehälter vorhanden, de ren Inhalt durch je einen rotierenden Exzenter in zwei Teil volumina unterteilt werden. Die innerhalb eines jeden Druck behälters vorhandenen beiden Teilvolumina werden durch zwei Dichtleisten voneinander gasdicht getrennt. Durch eine gleichsinnige Drehbewegung der beiden Exzenter entstehen Raumänderungen, die einen geschlossenen Gasstrom hin- und herbewegen. Es findet somit ein Wechsel vom heißen in den kalten Teil und umgekehrt statt. Diese Hin- und Herbewegung des Gasstromes erfolgt über einen Regenerator, in dem der Wärmewechsel jeweils stattfindet. Die beiden unteren Teilvo lumina sind über eine Gasleitung miteinander verbunden und dienen zum jeweiligen Gasausgleich. From DE-OS 33 33 586 is an externally heated regenerative Heat and work machine known that in the sense of the classic Sterling cycle works. On a common There are two hollow cylindrical pressure vessels on the shaft, de content by means of a rotating eccentric in two parts volumes can be divided. The inside of every print existing two partial volumes are replaced by two Sealing strips separated from each other in a gastight manner. By a The two eccentrics rotate in the same direction Room changes that a closed gas flow back and forth move around. So there is a change from hot to hot cold part and vice versa instead. This float the gas flow takes place via a regenerator in which the Heat change takes place each time. The two lower subvo lumina are connected to each other via a gas line and are used for gas balancing.

Aus der DE-OS 33 32 726 ist ein Heißluft-Verbundmotor be kannt, mit dem die Energiebilanz des Verbrennungsmotors ver bessert und der Schadstoffausstoß minimiert werden sollen. Dieser Verbundmotor deutet in lediglich schematischer Weise die grundsätzlich bei einer Wärmekraftmaschine mit äußerer Verbrennung erforderlichen Bauteile an. So weist dieser Ver bundmotor zusätzlich zu der vorstehend aus der DE-OS 33 33 586 bekannten Wärme- und Arbeitsmaschine noch zumindest einen Einlaßbereich und einen Auslaßbereich in jedem hohlzy lindrischen Abschnitt auf, wobei diese Einlaß- bzw. Auslaßbe reiche so miteinander verbunden sind, daß das Medium in gleicher Strömungsrichtung durch die hohlzylindrischen Ab schnitte nacheinander hindurchströmen und dadurch der eine Verdränger als Verdichter und der anderer Verdränger als Ar beitsrotor wirksam werden können. Die hohlzylindrischen Ab schnitte besitzen bei diesem Verbundmotor kreiszylindrische Querschnitte. Dadurch können die mit dem Einlaßbereich und Auslaßbereich der beiden hohlzylindrischen Abschnitte jeweils kommunizierenden Zellen der beiden hohlzylindrischen Ab schnitte volumenmäßig beim Drehen der Verdränger nicht kon stant ausgebildet bleiben. Folglich ist die rückwärtsgerich tete Beeinflussung aus dem mit heißem Gas gefüllten hohlzy lindrischen Abschnitt in den mit kaltem Gas gefüllten anderen hohlzylindrischen Abschnitt unerwünscht groß, was entspre chende Beeinträchtigungen in der Energiebilanz zur Folge hat. Bei diesem vorbekannten Verbundmotor kann nämlich keine Iso chore entstehen. Der Prozeßverlauf kommt vielmehr einer stark pulsierenden Isobaren nahe.From DE-OS 33 32 726 is a hot air compound engine be knows with which the energy balance of the internal combustion engine ver improves and pollutant emissions should be minimized. This compound engine interprets only in a schematic way which is basically the case with a heat engine with an external Combustion required components. So this ver bundmotor in addition to the above from DE-OS 33 33 586 known heat and working machine at least an inlet area and an outlet area in each hollow Lindrischen section, these Einlaß- or Auslaßbe rich are so interconnected that the medium in same flow direction through the hollow cylindrical Ab streams through one after the other and thereby one Displacer as compressor and the other displacer as Ar beitsrotor can take effect. The hollow cylindrical Ab cuts have circular cylindrical in this compound motor Cross sections. This allows the with the inlet area and Outlet area of the two hollow cylindrical sections each communicating cells of the two hollow cylindrical Ab cuts in volume when turning the displacer remain constantly trained. Hence the backward dish Influenced by the hot gas filled hohlzy Lindrische section in the others filled with cold gas hollow cylindrical section undesirably large, which corresponds has a corresponding impact on the energy balance. With this known compound motor, no iso chore arise. Rather, the process flow comes strong pulsating isobars close.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem aufgeführten Stand der Technik eine verbesserte Wärmekraftma schine der eingangs genannten Art anzugeben. The invention is based, based on the task State of the art listed an improved thermal power specify the machine of the type mentioned at the beginning.

Diese Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Eine derartige Wärmekraftmaschine zeichnet sich er findungsgemäß dadurch aus, daß die mit dem Einlaßbereich und dem Auslaßbereich jeweils kommunizierenden Zellen der beiden hohlzylindrischen Abschnitte so ausgebildet sind, daß während der Drehbewegung der Verdränger in den hohlzylindrischen Ab schnitten der Volumenunterschied zwischen den beiden Zellen praktisch den Wert Null besitzt. Dies hat den Vorteil, daß der jeweils "kalte" bzw. "heiße" Teil der erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine in seinem "kalten" bzw. "heißen" Zustand vorhanden bleiben kann, da praktisch keine Wechselwirkung auftreten kann. Eine rückwärtsgerichtete Beeinflussung aus dem "heißen" in den "kalten" Teil ist wegen der jeweils kon stanten Volumenverhältnisse der miteinander kommunizierenden Zellen von beiden Verdrängern praktisch ausgeschlossen. Damit wird der Regenerator überflüssig, was eine höhere Drehzahl und damit eine höhere Arbeitsphasengeschwindigkeit sowie eine schnellere Reaktion dieser Wärmekraftmaschine auf eine verän derte Wärmezufuhr möglich macht.This invention is characterized by the features of claim 1 given. Such a heat engine stands out according to the invention characterized in that with the inlet area and the outlet area of the two cells communicating hollow cylindrical sections are designed so that during the rotational movement of the displacer in the hollow cylindrical Ab intersected the volume difference between the two cells practically has the value zero. This has the advantage that the respectively "cold" or "hot" part of the invention Heat engine in its "cold" or "hot" condition can remain as there is practically no interaction can occur. A backward influence the "hot" in the "cold" part is because of the con constant volume relationships of the communicating Cells practically excluded from both displacers. In order to the regenerator becomes superfluous, resulting in a higher speed and thus a higher work phase speed as well as a faster reaction of this heat engine to a change heat supply makes possible.

Es hat sich herausgestellt, daß sich die angestrebten kon stanten Volumenverhältnisse einfach dadurch verwirklichen lassen, daß bei Verwendung eines Rotors mit im Querschnitt kreisförmiger Oberfläche die Innenfläche des hohlzylindri schen Zylinders im Bereich der miteinander jeweils kommuni zierenden Zellen querschnittsmäßig anders gekrümmt ist als die Innenfläche im Bereich der übrigen Zellen. Die Krümmung der Innenwandung läßt sich auf folgende Weise ermitteln. Die miteinander jeweils kommunizierenden Zellen werden gedanklich in eine beliebige Anzahl von nebeneinanderliegenden Abschnit ten unterteilt. Aufgrund der Bedingung, daß keine Volumenän derungen der Zellen insgesamt und damit auch keine der jewei ligen Zellenabschnitte auftreten dürfen, kann die jeweilige Abschnittshöhe, d. h. der Abstand der Innenflächen der beiden hohlzylindrischen Abschnitte von der jeweiligen Rotorfläche ermittelt werden; die übrigen Abschnittsmaße wie ihre Breite und ihre Länge liegen zum einen aus konstruktiven Gründen und zum anderen wegen gleich großer Winkelgeschwindigkeiten der beiden Rotoren als feste Größen vor.It has been found that the desired con Simply achieve constant volume ratios leave that when using a rotor with in cross section circular surface the inner surface of the hollow cylindrical cylinder in the area of communication with each other decorating cells is differently curved than the inner surface in the area of the remaining cells. The curvature the inner wall can be determined in the following way. The cells communicating with each other become mental into any number of adjacent sections divided. Due to the condition that no volume changes in the cells as a whole and therefore none of the respective cell sections may occur, the respective Section height, d. H. the distance between the inner surfaces of the two hollow cylindrical sections from the respective rotor surface be determined; the remaining section dimensions as their width and their length are on the one hand for design reasons and on the other hand because of the same great angular velocities both rotors as fixed sizes.

Ein weiterer positiver Beitrag zur Verhinderung der uner wünschten rückwärtsgerichteten Beeinflussung kann dadurch erreicht werden, daß die Zellen möglichst klein ausgebildet werden. Dies bedeutet, daß die Anzahl der Zellen bei übli cherweise vorhandenen Motorverhältnissen mindestens 16 betra gen soll.Another positive contribution to preventing the un desired backward influence can thereby achieved that the cells are made as small as possible will. This means that the number of cells at übli existing engine conditions are at least 16 should.

Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Verdränger in Art eines Flügelzellen-Verdrängers mit mehreren Trennleisten ausgebildet sein kann. Statt der Flü gelzellen können auch Radialkolben angeordnet werden. Damit findet die Raumänderung in einem hohlzylindrischen Abschnitt als Summe von mehreren nachfolgenden Teilräumen statt. Diese Teilräume sind jeweils durch Trennleisten bzw. Radialkolben voneinander getrennt. Angesichts der zu erwartenden möglichen hohen Drücken ist die Anordnung mehrerer in Kreisrichtung hintereinander angeordneter Trennteile wie Flügelzellen oder Radialkolben vorteilhaft, da die Druckdifferenz von einem Zwischenraum zum anderen Zwischenraum und damit das Überbla sen in den Raum des jeweils niedrigeren Druckes geringer wird. Dieser Effekt ist äußerst vorteilhaft, da sich dadurch berührungslos verdichten läßt. Die Berührungslosigkeit läßt sich dadurch verwirklichen, daß zwischen den jeweiligen Trennteilen und der Innenwand der hohlzylindrischen Abschnit te eine Leckage oder insbesondere ein Spalt vorgesehen wird.An essential development of the invention consists in that the displacer in the manner of a vane displacer with several separating strips can be formed. Instead of the Flü Radial pistons can also be arranged in gel cells. In order to the change in space takes place in a hollow cylindrical section as the sum of several subsequent subspaces. These Partial spaces are each by dividing strips or radial pistons separated from each other. Given the expected possible high pressures is the arrangement of several in a circular direction successive separating parts such as wing cells or Radial piston advantageous because the pressure difference of one Intermediate space to the other intermediate space and thus the overblade lower in the room of the lower pressure becomes. This effect is extremely beneficial as it does compresses without contact. The non-contact leaves are realized in that between the respective Separating parts and the inner wall of the hollow cylindrical section te a leak or in particular a gap is provided.

Die Trennteile werden in vorteilhafter Weise bei dieser Aus bildung zwangsgesteuert, so daß bei jeder Rotationsstellung ein entsprechend vorgewählter Spalt bzw. Leckage vorhanden ist. Durch die Berührungsfreiheit kann infolge eines verrin gerten Verschleißes eine lange Lebensdauer der Wärmekraftma schine erwartet werden. Durch die lineare, d. h. gleichge richtete Durchströmung der Wärmekraftmaschine kann somit bei spielsweise ein direkter hochtouriger Antrieb für einen Stromgenerator geschaffen werden. Die Zwangssteuerung der Flügelzellen verursacht während der Rotation der Rotoren ra diale Beschleunigungskräfte auf die Flügelzellen. Im Bereich der beiden miteinander kommunizierenden Zellen treten auf grund der in diesem Bereich vorhandenen ′′andersartigen′′ Krüm mung der Innenfläche der hohlzylindrischen Abschnitte zusätz liche radiale Beschleunigungskräfte auf. Bei der Festlegung der Krümmung der Innenfläche ist daher der maximal auftreten de Beschleunigungswert zu berücksichtigen.The separating parts are advantageous in this off education positively controlled so that at every rotational position a correspondingly selected gap or leak is present is. Due to the freedom of contact, a a long service life of the thermal power seem to be expected. The linear, i.e. H. equal directed flow through the heat engine can thus for example, a direct high-speed drive for one Electricity generator to be created. The forced control of the Vane cells cause ra during rotation of the rotors diale acceleration forces on the wing cells. In the area of the two cells communicating with each other occur because of the existing '' different '' crumb in this area tion of the inner surface of the hollow cylindrical sections additionally radial acceleration forces. When laying down the curvature of the inner surface is therefore the maximum de acceleration value to be considered.

Aufgrund der zweigeteilten Bauweise können die beiden Ar beitsräume so angeordnet werden, daß die beiden Verdränger eine gemeinsame Drehwelle besitzen. Die Lagerung dieser Dreh welle kann fliegend angeordnet sein.Due to the two-part construction, the two ar beitsraum be arranged so that the two displacers have a common rotary shaft. The storage of this rotation wave can be arranged on the fly.

Unter Berücksichtigung der erhöhten thermischen Problematik können die beiden hohlzylindrischen Abschnitte auch Teile eines gemeinsamen Zylinders sein.Taking into account the increased thermal problems the two hollow cylindrical sections can also be parts of a common cylinder.

Um einen Eigenstart der Wärmekraftmaschine zu erleichtern, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, das Volumen des hohlzylindrischen Abschnittes mit dem Arbeitsrotor größer als das Volumen des strömungsmäßig vorgeschalteten hohlzylindri schen Abschnittes mit dem Verdichter auszubilden. Dadurch ist die jeweilige Volumenzunahme auf der Expansionsseite größer als es der jeweiligen Volumenabnahme auf der Verdichterseite entspricht.In order to make it easier for the heat engine to start itself, it has been found to be advantageous the volume of the hollow cylindrical section with the working rotor larger than the volume of the upstream hollow cylinder the section with the compressor. This is the respective volume increase on the expansion side is greater than it is the respective volume decrease on the compressor side corresponds.

Das Arbeitsmedium kann in der erfindungsgemäßen Wärmekraftma schine in einem geschlossenen oder in einem offenen Kreis um laufen. Beim offenen Kreis kann als Arbeitsmedium Luft aus der Atmosphäre verwendet werden. Die auf der Expansionsseite der Wärmekraftmaschine vorhandene sehr heiße Luft kann aus dem Kreislauf herausgeführt und beispielsweise zur Verbren nung von Primärenergie zumindest teilweise verwendet werden. The working medium can in the thermal power according to the invention move around in a closed or open circle to run. Air can be used as the working medium in an open circuit the atmosphere can be used. The one on the expansion side Existing hot air can escape from the heat engine led out of the cycle and for example to burn primary energy can be used at least partially.

Diese sehr heiße Luft könnte auch durch geeignete Parabol spiegel mit Hilfe von Sonnenlicht auf die erforderliche Ver brennungstemperatur erhitzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, in sonnenarmen Jahreszeiten unter günstigen Bedin gungen Strom und Wärme und bei guter Sonneneinstrahlung, wenn wenig oder gar keine Wärme benötigt wird, elektrische Energie zu erzeugen.This very hot air could also be due to suitable parabolics with the help of sunlight to the required ver combustion temperature. That way it is possible in low-sun seasons under favorable conditions electricity and heat and in good sunlight, if little or no heat is needed, electrical energy to create.

Die Eigenart des Sterling-Prozesses, seine für den Fahrzeug antrieb an sich nachteilige träge Regelbarkeit, andererseits aber die vorteilhafte Reversibilität und die äußere Verbren nung prädestinieren den Sterling-Prozeß und damit die erfin dungsgemäße Wärmekraftmaschine im Bereich der Stromerzeugung. Ein sehr interessantes Einsatzgebiet erschließt sich für die erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine in ihrer Verwendung als Kühl- oder Heizquelle für eine Hochleistungs-Hochtemperatur- Batterie. Eine derartige beispielsweise Natrium-Schwefel-Bat terie könnte zum Antrieb von Kraftfahrzeugen Anwendung fin den. Solche Batterien haben in etwa eine Betriebstemperatur zwischen 250°C und 400°C. Dies macht es erforderlich, daß die Batterie in einem wärmeisolierten Gehäuse untergebracht wird. Bei abfallender Temperatur unter die beispielhaft ein gangs erwähnten 250°C muß die Batterie beheizt und bei Über schreiten besagter 400°C muß dieselbe gekühlt werden. Es wird also sowohl Heizung als auch Kühlung verlangt. Beides kann durch die Integration des heißen Teils der erfindungsge mäßen Wärmekraftmaschine in das Innere des die Hochleistungs temperatur aufnehmenden Gehäuses und Herausnehmen des kalten Teils außerhalb dieses Gehäuses erreicht werden.The peculiarity of the Sterling process, its for the vehicle drive inherently disadvantageous sluggish controllability, on the other hand but the advantageous reversibility and external burn predestine the sterling process and thus the inventions Heat engine according to the invention in the field of power generation. A very interesting area of application opens up for the Heat engine according to the invention in its use as Cooling or heating source for a high performance high temperature Battery. Such a sodium-sulfur bat terie could be used to drive motor vehicles fin the. Such batteries have approximately an operating temperature between 250 ° C and 400 ° C. This requires that the battery is housed in a thermally insulated housing becomes. When the temperature drops below the example 250 ° C mentioned above, the battery must be heated and at over if said 400 ° C is reached, the same must be cooled. It both heating and cooling are required. Both can by integrating the hot part of the fiction moderate heat engine in the interior of the high performance temperature-absorbing housing and removing the cold Partly be reached outside of this housing.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Arbeitsmedium in einen offenen Kreis durch die erfindungsge mäße Wärmekraftmaschine und das Batteriegehäuse geführt. In der Anwärmphase der Batterie wird die auf der Expansionsseite der Wärmekraftmaschine vorhandene sehr heiße Luft aus dem Kreislauf herausgeführt und zur Verbrennung von Brenngas ver wendet. Dieses Brenngas wird zum Beheizen des Innenraumes des die Batterie aufnehmenden Gehäuses verwendet. Sollte die Bat terietemperatur über ihre maximale Betriebstemperatur stei gen, wird die Brenngaszuführung unterbrochen und nur die aus dem heißen Teil herausströmende heiße Luft in das Innere des Gehäuses hineingeleitet. Diese heiße Luft ist immer noch käl ter als die kritische Betriebstemperatur der Batterie. Da durch vermag die aus dem heißen Teil herausströmende heiße Luft die Batterie zu kühlen. Ein zwischen den kalten Teil und den heißen Teil, außerhalb des die Batterie aufnehmenden iso lierten Gehäuses, zwischengeschalteter Wärmetauscher bewirkt in der Anwärmphase, während der er mit der das Gehäuse ver lassenden warmen Luft beaufschlagt werden kann, eine Leistungssteigerung.According to an advantageous development of the invention Working medium in an open circle through the fiction moderate heat engine and the battery housing. In the warming up phase of the battery will be on the expansion side the very hot air from the heat engine Circuit led out and ver for combustion of fuel gas turns. This fuel gas is used to heat the interior of the used the battery housing. If the bat temperature rises above its maximum operating temperature gen, the fuel gas supply is interrupted and only the off the hot part of hot air flowing out into the inside of the Housing introduced. This hot air is still cold ter than the critical operating temperature of the battery. There through the hot flowing out of the hot part Air to cool the battery. One between the cold part and the hot part, outside the iso that holds the battery lated housing, interposed heat exchanger causes in the warming up phase, during which he ver warm air can be supplied, a Performance increase.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehenden Ausführungsbeispiele.Further advantages and refinements of the invention result themselves by the features listed in the claims as well as by the following exemplary embodiments.

Brief description of the drawing

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er läutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments described in more detail and he purifies. Show it:

Fig. 1 ein Druck(P)- (Volumen)V-Diagramm sowie ein Tempera tur(T)- Entropie(S)-Diagramm für einen geschlossenen Kreisprozeß nach der Erfindung, Fig. 1, a pressure (P) - (v) V-diagram and a tempera ture (T) - entropy (S) diagram for a closed loop process according to the invention,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer gemäß Fig. 1 arbeitenden Wärmekraftmaschine nach der Erfindung, FIG. 2 shows a schematic illustration of a heat engine according to the invention operating according to FIG. 1, FIG.

Fig. 3 ein P-V-Diagramm sowie ein T-S-Diagramm für einen offenen Kreisprozeß nach der Erfindung, Fig. 3 is a PV diagram, and a TS diagram for an open loop process according to the invention,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer gemäß Fig. 3 arbeitenden Wärmekraftmaschine nach der Erfindung und Fig. 4 is a schematic representation of a working according to FIG. 3 heat engine according to the invention and

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer mit einer Hoch leistungs-Hochtemperatur-Batterie zusammenwirkenden Wärmekraftmaschine nach der Erfindung. Fig. 5 is a schematic representation of a cooperating with a high performance high temperature battery heat engine according to the invention.

Ways of Carrying Out the Invention

Bei den Darstellungen nach Fig. 1 und 2 wird ein Arbeitsme dium 10 in einem Verdichter 12 mit der unteren Temperatur grenze 14 und der unteren Druckgrenze 16 unter Abführung von Verdichtungswärme 18 durch ein Kühlmedium auf einen bestimm ten Druck 22 komprimiert. Hierbei wird eine isotherme Ver dichtung 24 angestrebt. Der Verdichter ist Teil einer Wärme kraftmaschine 50 und ist rotierbar gelagert in einem hohlzy lindrischen Behälter 25.In the illustrations according to FIGS. 1 and 2, a Arbeitsme dium 10 in a compressor 12 is connected to the lower temperature limit 14 and the lower pressure limit 16 with removal of heat of compression by a cooling medium 18 to a limited hours th printing 22 compresses. Here, an isothermal sealing 24 is sought. The compressor is part of a heat engine 50 and is rotatably mounted in a hollow cylindrical container 25th

Der Behälter 25 besitzt einen Auslaß 27, durch den hindurch das verdichtete Arbeitsmedium 10 dann in einen Erhitzer 26 gelangt. Dort wird Wärme 28 unter (nahezu) isochorer Bedin gung 29 zugeführt. Im Erhitzer 26 stellen sich entsprechende hohe Temperaturen 30 und ein nochmals erhöhter Druck 32 ein. Dieser bewirkt die Drehung eines Rotors 34. Auch der Rotor 34 ist Teil der Wärmekraftmaschine 50 und befindet sich in einem dem Behälter 25 vergleichbaren zweiten hohlzylindrischen Be hälter 31. Der Behälter 31 besitzt über einen Einlaß 33 eine Leitungsverbindung zum Erhitzer 26. Während der Drehung des Rotors 34 wird ständig Wärme 28 von außen zugeführt, so daß die Expansionsphase 36 eine isotherme Expansion ist.The container 25 has an outlet 27 through which the compressed working medium 10 then passes into a heater 26 . There heat 28 is supplied under (almost) isochoric conditions 29 . Correspondingly high temperatures 30 and a further increased pressure 32 occur in the heater 26 . This causes a rotor 34 to rotate. The rotor 34 is part of the heat engine 50 and is located in a container 25 comparable to the second hollow cylindrical loading container 31st The container 31 has a line connection to the heater 26 via an inlet 33 . During the rotation of the rotor 34 , heat 28 is constantly supplied from the outside, so that the expansion phase 36 is an isothermal expansion.

Am Expansionsende 38.1 wird das Arbeitsmedium 10 durch einen Auslaß 37 hindurch in einen weiteren Wärmetauscher 40 ge führt. Hier findet ein Wärmeentzug 42 statt, so daß das Ar beitsmedium 10 wieder seine untere Temperaturgrenze 14 und Druckgrenze 16 des umlaufenden Prozesses erreicht. Je nach Wärmebedarf kann der Verbrennungsluft für einen die Wärme 28 erzeugenden Brenner 46 oder/und einem anderen Wärmeverbrau cher ein entsprechend benötigter Teil der durch Wärmeentzug 42 zur Verfügung stehenden Wärmemenge zugeführt werden. Nach Passieren des Wärmetauschers 40 wird das Arbeitsmedium 10 durch einen im Behälter 25 vorhandenen Einlaß 41 hindurch in den Behälter 25 eingeführt und dort in einem neuen Prozeßum lauf von dem Verdichter 12 wiederum isotherm verdichtet.At the end of expansion 38.1 , the working medium 10 leads through an outlet 37 into a further heat exchanger 40 ge. Here, heat is removed 42 so that the working medium 10 again reaches its lower temperature limit 14 and pressure limit 16 of the circulating process. Depending on the heat requirement, the combustion air for a burner 46 generating the heat 28 and / or another heat consumer can be supplied with a correspondingly required part of the amount of heat available through heat removal 42 . After passing through the heat exchanger 40, the working medium 10 is inserted through an existing in the tank 25 the inlet 41 into the container 25 and running there in a new Prozeßum compressed again by the compressor isothermally 12th

Während der Verdichter 12 in dem "kalten" Teil 48 der Wärme kraftmaschine 50 untergebracht ist, ist der "heiße" Teil 52 dieser Wärmekraftmaschine in einem zum "kalten" Teil 48 sepa raten Baukörper untergebracht. In Fig. 2 sind diese beiden Teile 48, 52 um 90 Grad gedreht, schematisch in der Wärme kraftmaschine 50 dargestellt. Beide Rotoren 12, 34 sollen im dargestellten Beispielsfall auf einer gemeinsamen Drehwelle 54 gelagert sein.While the compressor 12 is housed in the "cold" part 48 of the heat engine 50 , the "hot" part 52 of this heat engine is housed in a separate structure for the "cold" part 48 . In Fig. 2, these two parts 48 , 52 are rotated by 90 degrees, shown schematically in the heat engine 50 . In the example shown, both rotors 12 , 34 are to be mounted on a common rotary shaft 54 .

Während das Arbeitsmedium 10 bei der Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 in einem geschlossenen Kreis in der Wärmekraftmaschine 50 umläuft, ist das Arbeitsmedium 10 bei der Darstellung ge mäß Fig. 3 und 4 in einem offenen Kreis vorhanden.During the working medium 10 in the representation according to FIGS. 1 and 2 circulating in a closed circuit in the heat engine 50, the working medium 10 in the representation ge Mäss Fig. 3 and is present in an open circuit 4.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Wärmekraftmaschine 50.1 be sitzt ebenfalls wie die Wärmekraftmaschine 50 einen in einem "kalten" Teil 48.1 vorhandenen Verdichter 12 und einen in einem "heißen" Teil 52.1 vorhandenen Rotor 34. Dem Verdichter 12 wird das Arbeitsmedium Luft 10.1 aus der Atmosphäre über einen Luftfilter 58 durch einen Einlaß 41.1 hindurch ange saugt. Die angesaugte Luft 10.1 bestimmt die untere Tempera turgrenze 14.1 mit dem unteren Druck 16.1. Als Kühlmedium 23 für die isotherme Verdichtung 24.1 ist vornehmlich Wasser mit niedrigem Temperaturniveau vorgesehen, wie es beispielsweise auch für einen wassergekühlten Generator vorteilhaft wäre. Die im Verdichter 12 verdichtete Luft 10.1 gelangt durch einen Auslaß 27.1 hindurch in den Erhitzer 26, wo sie im Gegenstrom auf ihre maximale Temperatur 30.1 und maximalen Druck 32.1 gebracht wird. Hier ist eine weit angenäherte iso chore Zustandsänderung 29.1 des Arbeitsmediums Luft 10.1 er wünscht, aber mit Rücksicht auf den Eigenstart der Wärme kraftmaschine 50.1 wird eine geringe Abweichung von der theo retischen Isochoren in Kauf genommen.The heat engine 50.1 shown in FIGS. 3 and 4 also sits like the heat engine 50, a compressor 12 present in a "cold" part 48.1 and a rotor 34 present in a "hot" part 52.1 . The compressor 12 , the working medium air 10.1 is sucked from the atmosphere through an air filter 58 through an inlet 41.1 . The air 10.1 determines the lower temperature limit 14.1 with the lower pressure 16.1 . The cooling medium 23 for the isothermal compression 24.1 is primarily water with a low temperature level, as would also be advantageous, for example, for a water-cooled generator. The air 10.1 compressed in the compressor 12 passes through an outlet 27.1 into the heater 26 , where it is brought to its maximum temperature 30.1 and maximum pressure 32.1 in counterflow. Here is a more approximate iso chore change of state 29.1 of the working medium air 10.1 he wishes, but with regard to the self-start of the heat engine 50.1 a slight deviation from the theoretical reticule is accepted.

Dieser Eigenstart entsteht durch eine entsprechend größere Volumenzunahme auf der Expansionsseite im "heißen" Teil 52.1, in die das Arbeitsmedium aus dem Erhitzer 26 durch einen Ein laß 33.1 hindurch eingeleitet wird, als es der entsprechenden Volumenabnahme im "kalten" Teil 48.1 der Wärmekraftmaschine 50.1 entspricht. Während der Expansionsphase 36.1 wird stän dig Wärme 28 von außen zugeführt. Die am Expansionsende vor handene Luft 10.1 mit der vorgegebenen Temperatur 30.1 und den vorgegebenen Drücken 38.1 bzw. 38.2 gelangt dann durch einen Auslaß 37.1 hindurch direkt in den Brenner 46, wo zu sätzliche Wärme unter Zufuhr von Primärenergie entsteht und über den Erhitzer 26 den offenen Kreisprozeß in Gang hält.This self-start is caused by a correspondingly larger increase in volume on the expansion side in the "hot" part 52.1 , in which the working medium from the heater 26 through an inlet 33.1 is introduced as it corresponds to the corresponding volume decrease in the "cold" part 48.1 of the heat engine 50.1 . During the expansion phase 36.1 constant heat 28 is supplied from the outside. The air 10.1 present at the end of the expansion with the predetermined temperature 30.1 and the predetermined pressures 38.1 or 38.2 then passes through an outlet 37.1 directly into the burner 46 , where additional heat is generated with the supply of primary energy and via the heater 26 the open cycle keeps going.

Die isochore Wärmeabfuhr, die im geschlossenen Kreis (Fig. 1, 2) im Wärmetauscher 40 stattfindet, wo Temperatur und Druck abfallen, wird im offenen Kreis (Fig. 3 und 4) als isotherme Expansion 62 weitergeführt; entweder bis zum Enddruck 38.2, der nicht wesentlich über dem atmosphärischen Druck liegt, oder ab Endpunkt 38.1, in dem die geometrischen Volumen, wie im geschlossenen System, gleich sind, als theoretisch adiaba tische Expansion 64 bis zum Enddruck 38.3. In jedem Fall schließt sich der Kreisprozeß in Form einer angenäherten Iso baren 66. Die unter der Isobaren 66 liegende Fläche 38.2, 38.3, 16.1 (T-S-Diagramm) würde einen Energieverlust darstel len, wenn nicht das Arbeitsmedium Luft 10.1 zur Verbrennung von Primärenergie herangezogen würde. Dies gilt auch für ein zusätzliches Einbringen von Sonnenenergie. The isochoric heat dissipation, which takes place in the closed circuit ( FIGS. 1, 2) in the heat exchanger 40 , where temperature and pressure drop, is continued in the open circuit ( FIGS. 3 and 4) as isothermal expansion 62 ; either up to the final pressure 38.2 , which is not significantly above atmospheric pressure, or from end point 38.1 , in which the geometric volumes, as in the closed system, are the same, as a theoretically adiabatic expansion 64 to the final pressure 38.3 . In any case, the cycle closes in the form of an approximate Iso baren 66 . The area 38.2 , 38.3 , 16.1 (TS diagram) lying under the isobar 66 would represent an energy loss if the working medium air 10.1 were not used for the combustion of primary energy. This also applies to the additional introduction of solar energy.

Somit wird der "heiße" Teil 52.1 der Wärmekraftmaschine 50.1, also der Gehäuseteil, in dem die isotherme Expansion statt findet, volumenmäßig größer, als es beim geschlossenen Pro zeßkreis (Fig. 1, 2) der Fall ist. Der Enddruck 38.2 der iso thermen Expansion liegt nur wenig höher als der Druck 16.1 beim Eintritt in die isotherme Verdichtung. Die Abgase des Brenners 46 können nach Passieren des Erhitzers 26 zur Erzeu gung von Heizwärme bis zur Kondensierung von Brennwasser ab gekühlt werden. Eine weitere sich anbietende Möglichkeit liegt darin, die mit hoher Temperatur am isothermen Expan sionsende 38.1, 38.2 vorhandene Luft 10.1 durch geeignete Pa rabolspiegel mit Hilfe von Sonnenlicht auf die erforderliche Brennertemperatur zu erhitzen und dann so mechanische Energie zu erzeugen. So gesehen wäre es dann möglich, in sonnenarmen Jahreszeiten Strom und Wärme unter günstigen Bedingungen zu erzeugen, und bei guter Sonneneinstrahlung, wenn wenig oder gar keine Wärme benötigt wird, elektrische Energie zu erzeu gen.Thus, the "hot" part 52.1 of the heat engine 50.1 , ie the housing part in which the isothermal expansion takes place, is larger in volume than is the case with the closed process circuit (FIGS . 1, 2). The final pressure 38.2 of the isothermal expansion is only slightly higher than the pressure 16.1 when entering the isothermal compression. The exhaust gases of the burner 46 can be cooled after passing through the heater 26 to generate heating energy until condensation of the combustion water. Another option is to heat the air 10.1 present at high temperature at the isothermal expansion end 38.1 , 38.2 by means of suitable parabolic mirrors with the aid of sunlight to the required burner temperature and then to generate mechanical energy. Seen in this way, it would then be possible to generate electricity and heat under favorable conditions in low-sun seasons, and to generate electrical energy in good sunshine, when little or no heat is required.

Sowohl in dem "kalten" Teil 48 bzw. 48.1 als auch in dem "heißen" Teil 52 bzw. 52.1 ist der vom Arbeitsmedium 10 bzw. 10.1 eingenommene Zwischenraum zwischen dem Verdichter 12 bzw. Rotor 34 und der Innenwandung 56 der entsprechenden Wär mekraftmaschine 50 bzw. 50.1 von mehreren, im vorliegenden Fall 16 sogenannten Flügeln 70 in mehrere Unterkammern 71 unterteilt. Um die jeweils miteinander kommunizierenden Un terkammern oder Zellen 71.1 in beiden Teilen 48, 52 volumen mäßig konstant zu halten, ist eine möglichst große Anzahl von Zellen 71 erstrebenswert. Diese Anzahl sollte nicht kleiner als 16 sein. Die einzelnen Flügel 70 berühren nicht die In nenwandung 56, so daß ein kleiner Spalt 72 vorhanden bleibt. Die einzelnen Flügel 70 werden bei ihrer Rotation, d. h. bei Rotation des Verdichters 12 bzw. des Rotors 34 zwangsgeführt, so daß ihr Abstand von der Welle 54 sich entsprechend ihrer radialen Position ändert. Dadurch kann der voreingestellte Spalt 72 aufrechterhalten bleiben. Both in the "cold" part 48 or 48.1 and in the "hot" part 52 or 52.1 is the space occupied by the working medium 10 or 10.1 between the compressor 12 or rotor 34 and the inner wall 56 of the corresponding heat engine 50 or 50.1 of several, in the present case 16 so-called wings 70 divided into several subchambers 71 . In order to keep the respective communicating subchambers or cells 71.1 moderately constant in both parts 48 , 52 , the largest possible number of cells 71 is desirable. This number should not be less than 16. The individual wings 70 do not touch the inner wall 56 , so that a small gap 72 remains. The individual vanes 70 are positively guided during their rotation, ie when the compressor 12 or the rotor 34 rotates, so that their distance from the shaft 54 changes in accordance with their radial position. This allows the preset gap 72 to be maintained.

In Fig. 5 ist der kalte Teil 48.2 außerhalb und der heiße Teil 52.2 einer Wärmekraftmaschine nach der Erfindung inner halb eines durch eine Wärmeisolierung 76 geschützten Gehäuses 78 angeordnet. An der Welle des kalten Teils 48.2 ist ein Ge nerator 79 angeschlossen. Im Innenraum 80 dieses Gehäuses 78 ist neben dem heißen Teil 52.2 noch eine Hochleistungs-Hoch temperatur-Batterie 82 vorhanden. Das Gehäuse 78 besitzt eine Öffnung 84, die mittels eines Kolbenverschlusses 86 ver schlossen werden kann.In Fig. 5, the cold part 48.2 outside and the hot part 52.2 of a heat engine according to the invention is arranged inside half of a housing 78 protected by thermal insulation 76 . A Ge generator 79 is connected to the shaft of the cold part 48.2 . In the interior 80 of this housing 78 , in addition to the hot part 52.2 , a high-performance high-temperature battery 82 is also present. The housing 78 has an opening 84 which can be closed ver by means of a piston lock 86 .

Außerhalb des Gehäuses 78 ist ein im vorliegenden Beispiels fall nicht wärmeisoliertes weiteres Gehäuse 88 vorhanden. Dieses Gehäuse ist auf seiner in der Zeichnung rechten Seite mit einer Öffnung 90 versehen. Durch das Gehäuse 88 kann über zwei Klappen 92, 94, die seitlich an der Öffnung 84 angeord net sind, die aus dem Innenraum 80 des Gehäuses 78 heraus strömende warme Luft hindurchgeleitet werden. Dieser Zustand ist in Fig. 5 dargestellt.Outside of the housing 78 there is a further housing 88 which is not heat-insulated in the present example. This housing is provided on its right side in the drawing with an opening 90 . Through the housing 88 , two flaps 92 , 94 , which are arranged on the side of the opening 84, pass the warm air flowing out of the interior 80 of the housing 78 . This state is shown in Fig. 5.

In dem Inneren des Gehäuses 88 ist ein Wärmetauscher 92 vor handen. Durch diesen Wärmetauscher 92 führt ein geschlossenes Leitungssystem. Die Zuleitung 94 zu diesem Wärmetauscher 92 kommt vom kalten Teil 48.2. Vom Wärmetauscher 92 führt eine weitere Leitung 96 in den Innenraum 80 hinein. Diese Leitung 96 ist an einem die Batterie 82 umgebenden Leitungssystem an geschlossen. Dieses Leitungssystem stellt den eingangs er wähnten Erhitzer 26 dar. Von diesem Erhitzer 26 führt eine Leitung 98 in den heißen Teil 52.2 hinein. Aus dem heißen Teil 52.2 führt eine Leitung 100 zu einem Brenner 46.1. Die ser Brenner 46.1 besitzt eine zentrale Zuleitung 102, durch die Brenngas hindurchgeführt und damit in den Innenraum 80 hineingeleitet werden kann. Die aus dem heißen Teil heraus strömende heiße Luft kann dann zusammen mit dem Brenngas ver brannt werden. Damit kann der Innenraum 80 und damit auch die Batterie 82 aufgeheizt werden. Dieser Betriebszustand ist dann erforderlich, wenn die Temperatur der Batterie 82 unter ihre kritische untere Betriebstemperatur gefallen ist.In the interior of the housing 88 , a heat exchanger 92 is present. A closed pipe system leads through this heat exchanger 92 . The feed line 94 to this heat exchanger 92 comes from the cold part 48.2 . A further line 96 leads from the heat exchanger 92 into the interior 80 . This line 96 is connected to a line system surrounding the battery 82 . This line system represents the heater 26 mentioned at the outset. From this heater 26 , a line 98 leads into the hot part 52.2 . A line 100 leads from the hot part 52.2 to a burner 46.1 . This burner 46.1 has a central feed line 102 through which the fuel gas can be passed and can thus be led into the interior 80 . The hot air flowing out of the hot part can then be burned ver together with the fuel gas. The interior 80 and thus also the battery 82 can thus be heated. This operating state is required when the temperature of the battery 82 has dropped below its critical lower operating temperature.

Sofern die Betriebstemperatur der Batterie 82 im zulässigen Temperaturintervall liegt, braucht der Brenner 46.1 nicht in Betrieb genommen werden, da keine zusätzliche Erwärmung des Innenraumes 80 erfolgen muß. Die Abwärme der Batterie 82 ist ausreichend hoch, um die Wärmekraftmaschine anzutreiben.If the operating temperature of the battery 82 is within the permissible temperature interval, the burner 46.1 need not be put into operation, since the interior 80 does not have to be additionally heated. The waste heat from the battery 82 is sufficiently high to drive the heat engine.

Sobald die Temperatur der Batterie 82 die obere kritische Temperaturgrenze erreicht, muß die Batterie 82 gekühlt wer den. Zum Kühlen der Batterie kann die den heißen Teil 52.2 verlassende "heiße" Luft verwendet werden. Diese Luft ist im mer noch kühler als die kritische Temperatur der Batterie 82. In einem solchen Fall wird ebenfalls die Brenngaszufuhr in dem Brenner 46.1 unterbrochen und nur die heiße Luft aus dem heißen Teil 52.2 in den Innenraum 80 geleitet. Um möglichst viel Wärme der Batterie 82 mittels des Erhitzers 26 abzufüh ren, ist die Klappe 94 in diesem Betriebszustand geschlossen und dafür die Klappe 92 geöffnet. Die Stellung dieser beiden Klappen ist in Fig. 5 strichpunktiert dargestellt. In dem Wärmetauscher 92 findet damit praktisch kein zusätzlicher Wärmeaustausch statt, so daß die aus dem kalten Teil 48.2 herausströmende Luft möglichst kalt in den Innenraum 80 hin eingelangen kann. In diesem Zusammenhang wäre es auch mög lich, entsprechende Ventile in der Leitung 94, 96 vorzusehen, um die Luft direkt aus dem kalten Teil in den Innenraum 80 hineinzuleiten, ohne Durchströmen des Wärmetauschers 92.As soon as the temperature of the battery 82 reaches the upper critical temperature limit, the battery 82 has to be cooled. The "hot" air leaving hot part 52.2 can be used to cool the battery. This air is always cooler than the critical temperature of the battery 82 . In such a case, the fuel gas supply in the burner 46.1 is also interrupted and only the hot air from the hot part 52.2 is led into the interior 80 . In order to remove as much heat as possible from the battery 82 by means of the heater 26 , the flap 94 is closed in this operating state and the flap 92 is opened for this. The position of these two flaps is shown in broken lines in FIG. 5. Practically no additional heat exchange takes place in the heat exchanger 92 , so that the air flowing out of the cold part 48.2 can enter the interior 80 as cold as possible. In this context, it would also be possible to provide corresponding valves in the line 94 , 96 in order to direct the air directly from the cold part into the interior 80 without flowing through the heat exchanger 92 .

Sofern der Batterie 82 keine Leistung entnommen werden soll und auch die Wärmekraftmaschine nicht in Betrieb ist, wird die Öffnung 84 durch entsprechendes Verschieben des wärmeiso lierten Kolbenverschlusses 86 verschlossen. Der Innenraum 80 kühlt sich dementsprechend wünschenswert langsam ab.If no power is to be drawn from the battery 82 and the heat engine is not in operation, the opening 84 is closed by correspondingly moving the heat-sealed piston closure 86 . The interior 80 accordingly cools down desirably slowly.

Claims

1. Heat engine with external combustion, with

at least two hollow cylindrical sections (25, 31) which can be filled with a gaseous medium ( 10 ),
- a rotating displacer ( 12 , 34 ) in each hollow cylindrical section,
a plurality of separating parts ( 70 ) in the area between the inner wall of the hollow cylindrical sections ( 25 , 31 ) and the displacer ( 12 , 34 ),
- at least one heat exchanger ( 26 ) between two hollow cylindrical sections ( 25 , 31 ),
- At least one inlet area ( 33 , 41 ) and an outlet area ( 27 , 37 ) for the gaseous medium ( 10 ) in each hollow cylindrical section ( 25 , 31 ), which (33, 41; 27, 37) are each connected to one another that the medium ( 10 ) can flow through the hollow cylindrical sections ( 25 , 31 ) one after the other in the same flow direction and thus one displacer can only act as a compressor ( 12 ) and the other displacer only as a working rotor ( 34 ),

characterized in that

- With the inlet region ( 33 ) and the outlet region ( 27 ) each communicating cells ( 71.1 ) of the two hollow cylindrical sections ( 25 , 31 ) are designed such that during the rotary movement of the displacer ( 70 ) in the hollow cylindrical sections of the volume difference between the two cells ( 71.1 ) practically have the value zero.

2. Heat engine according to claim 1, characterized in that the wall ( 56 ) of each of these communicating cells ( 71.1 ) is curved deviating in cross-section from the wall of the other cells ( 71 ).

3. Heat engine according to claim 1 or 2, characterized in that the number of cells is more than 16.

4. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the displacer ( 12 , 34 ) is designed in the manner of a vane-Ver displacer with a plurality of separating strips ( 70 ).

5. Heat engine according to one of the preceding Expectations, characterized in that the displacer in the manner of a radial piston displacer several pistons is formed.

6. Heat engine according to claim 4 or 5, characterized in that a leak ( 72 ) is present between the separating strips ( 70 ) or radial piston and the inner wall ( 56 ) of the hollow cylindrical sections ( 25 , 31 ).

7. Heat engine according to claim 6, characterized in that the leakage is a gap ( 72 ).

8. Heat engine according to claim 6 or 7, characterized in that the respective position of the vane cells ( 70 ) or the radial piston with respect to the rotary shaft ( 54 ) of the displacer ( 12 , 34 ) by positive control of the wing cells ( 70 ) or the radial piston is to be effected.

9. Heat engine according to claim 1, characterized in that the displacers ( 12 , 34 ) have a common rotary shaft ( 54 ).

10. Heat engine according to claim 9, characterized in that the bearing of the rotary shafts ( 54 ) is arranged on the fly.

11. Heat engine according to claim 1, characterized in that the two hollow cylindrical sections ( 25 , 31 ) are parts of a common cylinder.

12. Heat engine according to claim 1, characterized in that each of the two hollow cylindrical sections ( 25 , 31 ) are each formed by a cylinder.

13. Heat engine according to claim 1, characterized in that the volume of the hollow cylindrical portion ( 31 ) with the working rotor ( 34 ) is slightly larger than the volume of the upstream flow-shaped hollow cylindrical portion ( 25 ) with the compressor ( 12 ).

14. Heat engine according to claim 1 or 13, characterized in that the gaseous medium is air ( 10.1 ) or contains air which can be introduced into the gas circuit from outside.

15. Heat engine according to claim 14, characterized in that from outside air ( 10.1 ) can be introduced into the compressor.

16. Heat engine according to claim 15, characterized in that in the region of the working rotor ( 34 ) existing strongly heated medium ( 10 ) or the strongly heated air for combustion of the heat engine from outside primary energy supplied is at least partially usable.

17. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized by its use as a cooling or heating source for a high-performance high-temperature battery ( 82 ).

18. Heat engine according to claim 17, characterized in that the battery ( 82 ) is present in a heat-insulated housing ( 78 ),

- In this housing ( 78 ) also the hot part ( 52.2 ) of the heat engine with the heater ( 26 ) and the Ar beitsrotor are present,
- The cold part ( 48.2 ) with the compressor and a connectable generator ( 79 ) outside the Ge housing ( 78 ) are available.

19. Heat engine according to claim 18, characterized in that

- An additional heating source ( 46.1 ) is present in the housing ( 78 ), by means of which the heater ( 26 ) and / or the battery ( 82 ) can be subjected to heat.

20. Heat engine according to claim 19, characterized in that the heat source is a burner 46.1 through which the gaseous medium that flows out of the hot part is combustible.

21. Heat engine according to claim 18 or 19, characterized in that the gaseous medium flowing out of the hot part ( 52.2 ) can be flowed through through the interior of the housing ( 78 ).

22. Heat engine according to one of claims 17 to 21, characterized in that the heater ( 26 ) contains a battery ( 82 ) at least partially surrounding line system.

23. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that

- a heat exchanger ( 92 )
- - between the cold (48.2) and hot part ( 52.2 ),
- - Outside the heat-insulated housing ( 78 ) which receives the battery ( 82 )

is available.