DE4301036A1 - Wärmekraftmaschine - Google Patents
WärmekraftmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
- F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
- F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
- F01L7/12—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements specially for two-stroke engines
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2244/00—Machines having two pistons
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine als Zusatz
zur Patentanmeldung Zylinderläufermaschine Aktenzeichen
P 42 28 639.5. Die Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf
eine als Zweitaktmotor oder Verdichter arbeitende Zylinder
läufermaschine. Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine auf
der Grundlage der Hauptpatentanmeldung basierende weitere
Ausführungsform der Zylinderläufermaschine als Wärmekraft
maschine mit außenliegender Verbrennung, insbesondere zur
Nutzung sogenannter alternativer Energien, wie beispiels
weise nachwachsender Pflanzenmasse mit geringer Energiedich
te für dezentrale Stromerzeugungsanlagen oder Wärmepumpen
antrieb mit Nutzung der Abwärme zur Heizung.
Aus den Deutschen Patentanmeldungen P 25 39 878 und
P 39 39 779 sind Wärmekraftmaschinen mit außenliegender
Verbrennung bekannt. Das Arbeitsmedium wird dabei von einem
Arbeitszylinder wechselweise in einen Pumpzylinder verscho
ben, aufgeheizt und gekühlt und durch die sich daraus erge
bende Druckänderung mechanische Energie erzeugt.
Bei den genannten Wärmekraftmaschinen sind zum Motorbetrieb
aufwendige Steuerungsmechanismen erforderlich. Ein zur Er
reichung eines hohen thermischen Wirkungsgrades erforder
licher Überdruck des Arbeitsmediums läßt sich dabei im Be
trieb erschwert aufrechterhalten und für die erforderlich,
relativ großen Kolbenflächen ist außer einem hohen Bauauf
wand ein großer Raumbedarf erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist eine Wärmekraftmaschine, welche in
Relation zu den Arbeitsräumen kleine Abmessungen hat, welche
einfache Steuerelemente hat, welche mit einer geringen
Kolbengeschwindigkeit arbeitet und welche mit einem
druckdichten Gehäuse in Verbindung mit einem druckdichten
Kreislauf für das Arbeitsmedium gebaut ist.
Die Erfindungsaufgabe wird durch eine Zylinderläufermaschine
gelöst, welche als Wärmkraftmaschine ausgebildet ist, die
folgende Merkmale umfaßt:
einen thermodynamischen Prozeß mit äußerer Verbrennung und geschlossenem Kreislauf,
ein Gehäuse,
eine Kurbelwelle in dem Gehäuse,
wenigstens einen in dem Gehäuse um eine erste Drehachse drehbar gelagerten Zylinderläufer mit mehreren, in glei chen Winkelabständen um die erste Drehachse und die Kurbelwelle herum mit radial zur ersten Drehachse verlau fenden Zylinderachsen angeordneten, radial außen von fest mit dem Zylinderläufer verbundenen Zylinderdächern ver schlossenen Zylindern,
einen radial zur ersten Drehachse verschiebbaren Kolben in jedem Zylinder, der zusammen mit seinem Zylinderdach und den Kolben einen Arbeitsraum begrenzt, wobei die Kolben über Kolbenstangen mit Exzenterlagern der Kurbelwelle verbunden sind, und
eine Gaswechselsteuerung mit den einzelnen Zylindern Zuge ordneten Einlaß- bzw. Auslaß-Gaswechselkanälen, welche in einer mit dem Zylinderläufer synchron rotierenden Drehschie bersteueranordnung münden.
einen thermodynamischen Prozeß mit äußerer Verbrennung und geschlossenem Kreislauf,
ein Gehäuse,
eine Kurbelwelle in dem Gehäuse,
wenigstens einen in dem Gehäuse um eine erste Drehachse drehbar gelagerten Zylinderläufer mit mehreren, in glei chen Winkelabständen um die erste Drehachse und die Kurbelwelle herum mit radial zur ersten Drehachse verlau fenden Zylinderachsen angeordneten, radial außen von fest mit dem Zylinderläufer verbundenen Zylinderdächern ver schlossenen Zylindern,
einen radial zur ersten Drehachse verschiebbaren Kolben in jedem Zylinder, der zusammen mit seinem Zylinderdach und den Kolben einen Arbeitsraum begrenzt, wobei die Kolben über Kolbenstangen mit Exzenterlagern der Kurbelwelle verbunden sind, und
eine Gaswechselsteuerung mit den einzelnen Zylindern Zuge ordneten Einlaß- bzw. Auslaß-Gaswechselkanälen, welche in einer mit dem Zylinderläufer synchron rotierenden Drehschie bersteueranordnung münden.
Das prinzipielle Konzept der Erfindung wird hierbei dadurch
verwirklicht, daß der Zylinderläufer drei um 120° gegenein
ander winkelversetzte Paare gleichachsig angeordneter Zylin
der umfaßt, deren Kolben ebenfalls paarweise mittels der
Kolbenstangen starr miteinander verbunden sind, daß die
Kurbelwelle um eine zur ersten Drehachse mit einer vorbe
stimmten Exzentrizität achsparallel versetzte zweite Dreh
achse drehbar gelagert ist und die Exzenterlager um
120° um die zweite Drehachse winkelversetzte und um die vor
bestimmte Exzentrizität achsparallel gegen die zweite Dreh
achse versetzte dritte Drehachsen für die Kolbenstangen von
Kolbenpaaren definieren und daß durch die synchron mit dem
Zylinderläufer rotierende Drehschiebersteueranordnung
wenigstens die Arbeitsräume der Zylinder abwechselnd mit
dem Hochdruck- und Niederdruckbereich eines geschlossenen
Arbeitsmediumkreislaufes verbunden werden.
Bei der Verwendung von Brennstoff mit geringer Energiedichte
sind relativ zur Leistungsabgabe große Arbeits- und
Verdichterräume erforderlich. Diese können in einer
Zylinderläufermaschine mit den angegebenen Merkmalen bei
geringem Raumbedarf untergebracht werden.
Die Maschineneinheit Zylinderläufer und Drehschiebersteu
erung sind sehr konzentriert in einem geschlossenen weit
gehendst druckdichten Gehäuse untergebracht, das nach au
ßen zur Vermeidung unnötiger Wärmeverluste isoliert ist und
gleichzeitig Schallbelastungen vermindert.
Mit der Drehschiebersteuerung sind auch die erforderlich
großen Querschnitte für die Gassteuerung einfach erreichbar.
Zur Erreichung eines hohen thermischen Wirkungsgrades wird
der Kreislauf des Arbeitsmediums unter erhöhtem Druck zum
atmosphärischen Luftdruck gehalten. Um Druckverluste nach
außen zu vermeiden, wird das den gesamten Zylinderläufer mit
Kurbelgehäuse und die Steuerung umschließende Gehäuse
wenigstens in der Druckhöhe des Niederdruckkreislaufbe
reiches gehalten.
Die Arbeits- und Verdichterräume können mit einem doppel
wirkenden Kolben in einem Zylinder gebildet sein, wobei
radial die äußeren Räume als Arbeitsräume wirken und
die radial inneren Räume, welche durch den Querschnitt
der Kolbenstange ein geringeres Hubvolumen aufweisen als
Verdichterräume wirken. Durch diese Maßnahme läßt sich das
Arbeitsvolumen der Wärmekraftmaschine ohne Vergrößerung der
Bauabmessungen weiter beträchtlich erhöhen.
Die Kinematik der Kurbelwelle in Verbindung mit dem Zylin
derläufer bewirkt, daß die Radialschubkraft der Kolben op
timal in ein auf den Zylinderläufer wirkendes Drehmoment um
gesetzt wird. Der Verdichtungsdruck für die Verdichtungsar
beit braucht nicht über die Kurbelwelle und entsprechende
Lager vom Arbeitsdruck übertragen werden, sondern wird über
die Kolbenrückseite oder eine starre Verbindung zum Arbeits
kolben übertragen.
Neben den genannten Merkmalen ist für den angestrebten
Verwendungszweck einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine
von besonderer Bedeutung, daß mit geringen Kolbenge
schwindigkeiten eine hohe Leistung erreicht werden
kann und dadurch die Voraussetzung für eine weitgehendst
wartungsfreie, betriebssichere, lange Betriebszeit gege
ben ist.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt die
Fig. 1 eine als Wärmekraftmaschine ausgebildete Zylinder
läufermaschine in einem Axialschnitt,
Fig. 2 einen Axialquerschnitt durch die Wärmekraftmaschine
mit doppelwirkenden Zylindern und Differenzkolben,
Fig. 3 schematisch das Arbeitsprinzip der Wärmekraftma
schine,
Fig. 4 eine Ausführung mit einander gegenüber angeordneten
Arbeits- und Verdichterkolben.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Wärmekraftmaschine um
faßt ein Gehäuse 1 mit einem im wesentlichen zylinderförmi
gen Innenraum 3, in welchem ein sternförmiger Zylinderläu
fer 5 um eine Drehachse 7 drehbar angeordnet ist. Der Zy
linderläufer 5 ist über Wälzlager 9 an Lageransätzen 11 des
Gehäuses 1 gelagert.
Der Zylinderläufer 5 enthält sechs Zylinder 13, in welchen
je ein Kolben 15 senkrecht zur Drehachse 7 verschiebbar an
geordnet ist. Die Zylinder 13 und Kolben 15 sind paarweise
auf einander gegenüberliegenden Seiten der Drehachse 7 zu
einander fluchtend, d. h. gleichachsig, angeordnet. Die Ach
sen der Zylinderpaare sind hierbei um 120° um die Drehachse
7 herum gegeneinander winkelversetzt und liegen vorzugsweise
in derselben achsnormalen Ebene des Zylinderläufers. Die
einander paarweise zugeordneten Kolben 15 sind durch Kolben
stangen 17 starr miteinander verbunden. Die Zylinderräume
13 können doppelwirkend, d. h. mit Nutzung der Kolben
rückseite 14 genutzt sein, wobei sich durch die Kolben
stangen 17 eine Differenznutzfläche 14 ergibt.
In dem Gehäuse 1 ist in Wälzlagern 19 eine Kurbelwelle
21 um eine zur Drehachse 7 um eine Exzentrizität e (Fig. 1)
achsparallel versetzte Drehachse 23 drehbar gelagert. Die
Kurbelwelle 21 trägt feststehend drei axial nebeneinander
angeordnete Exzenter-Kreisscheiben 25, die in Lageröffnun
gen 27 der Kolbenstangen 17 sitzen und die Kolbenstangen 17
über Nadellager 29 führen. Die Exzenter-Kreisscheiben 25
definieren Exzenterlager mit zur Drehachse 23 der Kurbel
welle 21 achsparalleler, jedoch um den Wert der Exzentri
zität e gegen die Drehachse 23 versetzten Exzenterdreh
achsen 32. Die Exzenterdrehachsen 32 der drei Exzenter-
Kreisscheiben 25 sind ebenfalls um 120° gegeneinander um
die Drehachse 23 herum winkelversetzt. Die Exzenter-Kreis
scheiben 25 haben einen Radius, der größer ist als die
Exzentriztät e und sind vorzugsweise ausschließlich in ihrem
radialen Überlappungsbereich miteinander verbunden.
Im Betrieb bewegen sich, wie dies im einzelnen auch in
WO90/15918 beschrieben ist, die Kolben 15 bei der Rotation
des Zylinderläufers 5 um die Drehachse 7 längs einer Bahn,
die die Drehachse 7 in einer achsnormalen Ebene schneidet.
Auf dieser Bahn bewegt sich gleichfalls die mit der Mittel
punktachse der Exzenter-Kreisscheibe 25 zusammenfallende Ex
zenter-Drehachse 32. Die drei Kolbenpaare werden ausschließ
lich über ihre Kolbenstangen 17 an der Kurbelwelle 21 ge
führt. Die Kurbelwelle 21 wird hierbei relativ zum Zylinder
läufer 5 zwangsgedreht und zwar mit einer Winkelgeschwindig
keit, die doppelt so groß ist wie die Winkelgeschwindigkeit,
mit der der Zylinderläufer um seine Drehachse 7 rotiert. Die
Exzentrizität e ist, da der Kolbenhub gleich der vierfachen
Exzentrizität e ist, in der Praxis vergleichweise klein,
beispielsweise in der Größenordnung von 10 bis 20 mm. Der
Radius der Exzenter-Kreisscheiben 25 ist kleiner als der
vierfache Wert der Exzentrizität e und liegt normalerweise
bei etwa dem 2,5 bis 3-fachen Wert der Exzentrizität e.
Der Zylinderläufer 5 hat ein an den Lagern 9 gelagertes,
zentrales Kurbelgehäuse 31, an welchem die Zylinder 13 ange
schraubt sind. Die Zylinder 13 sind kopfseitig durch fest
mit ihnen verbundene Zylinderdächer 33 verschlossen und be
grenzen zusammen mit dem Zylinderdach 33 und einem bei 35
dargestellten Kolbendach der Kolben 15 jeweils einen
Arbeitsraum 13a, in welchem die auf einer Kreisbahn ro
tierenden Kolben 15 zwischen einer radial inneren Totpunkt
stellung UT und einer radial äußeren Totpunktstellung QT hin
und her verschoben werden.
Die Zylinderräume 13 können doppelwirkend ausgebildet sein.
Zentrumsseitig sind bei dieser Ausführung die Zylinder 13
mit einem Zylinderboden 36 ausgebildet, in welchem eine
Bohrung und Führung 37 für die Kolbenstangen 17 angebracht
ist. Der Kolben 15 unterteilt den Zylinderraum 13 in einen
äußeren Arbeitsraum 13a und einen inneren Verdichtungs
raum 13b. Der innere Verdichtungsraum hat bedingt durch
den Kolbenstangenquerschnitt eine kleinere Wirkfläche und
somit ein geringeres Hubvolumen.
Über synchron mit den Zylinderläufer 5 rotierende, zwischen
den axialen Wänden des Zylinderläufers 5 und axial benach
barten Seitenwänden des Gehäuses 1 angeordnete Drehschieber
steuerungen und die Drehschiebersteuerung mit den die
Arbeits- 13a bzw. Verdichterräume 13b verbindende Kanäle
41 werden die Arbeits- und Verdichterräume abwechselnd mit
dem Hochdruck- und Niederdruckbereich eines geschlossenen
Arbeitsmediumkreislaufes verbunden.
Die Drehschiebersteuerung 39 besteht in einer bevorzugten
Ausführungsform aus einem gehäuseseitigen nicht drehenden
Dichtring 39a, über welchem die Gaszufuhr 42 oder Gasaus
laßleitungen 43 in einer Kegeldichtfläche 44 in Steuerungs
abschnitte münden.
Bei der Zylinderläuferrotation wurden die in der mit dem
Zylinderläufer 5 mitdrehenden Kegelgegenfläche 44a münden
den Verbindungskanäle 41 zu den Arbeits- 13a bzw. Verdich
terräumen 13 mit den Steuerungsabschnitten verbunden. Die
Kegeldichtflächen 44 und 44a werden zur sicheren, dyna
mischen Abdichtung axial federnd 46 gegeneinander gedrückt
und sind aus hochverschleißfestem Material, bevorzugt aus
Keramikmaterial gefertigt. Wesentlich ist, daß die Dreh
schiebersteuerung 39 soweit wie möglich zum Zylinderläufer
zentrum verlegt ist, damit der Dichtflächendurchmesser
verhältnismäßig klein gehalten werden kann, womit auch
die Gleitgeschwindigkeit der Dichtflächen 44 und 44a zuein
ander niedrig bleibt. Von besonderem Vorteil ist dabei
auch, daß bei der erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine die
Drehzahl der durch Temperatur und Druck belasteten Drehschie
bersteuerung 39 nur halb so groß ist wie die Abtriebsdreh
zahl der Kurbelwelle 21.
Die Fig. 3 zeigt in einer vereinfachten Darstellung mit
einem einzelnen Kolbenpaar das Arbeitsprinzip der erfin
dungsgemäßen Wärmekraftmaschine.
In einem Erhitzerwärmetauscher EW wird das im Hochdruck
bereich 50, welcher mit Punkten in den Leitungsverbindun
gen dargestellt ist, befindliche Arbeitsmedium, in der Folge
als Gas bezeichnet, ständig durch Wärmezufuhr im Druck er
höht und über die Leitung 51 und den Drehschieber-Einlaß
Steuerabschnitt 52 bei OT des Arbeitskolbens in den Arbeits
raum 13a des Zylinders 13 geleitet.
Der Arbeitsdruck des Gases verschiebt dadurch den Kolben 15
in Richtung Zentrum.
Durch die gegebene Kinematik wird der Zylinderläufer 5 und
die Kurbelwelle 21 bei Abgabe von Leistung gedreht. Die Gas
zufuhr erfolgt nur teilweise im Volumenvergrößerungsinter
vall des Kolbens 15 im Arbeitsraum 13a, damit sich das im
Arbeitsraum 13a befindliche Gas bis zur Kolbenumkehr ent
spannen kann.
Nach der Kolbenumkehr UT wird der Arbeitsraum 13a durch die
Zylinderläuferrotation über den Steuerabschnitt 53 und die
Leitung 55 mit dem Niederdruckbereich 57 des Arbeitsmedium
kreislaufes verbunden. Das im Arbeitsraum 13a befindliche
Gas wird im Drehfortgang ausgeschoben, über einem Rückfüh
rungswärmetauscher RW und einem Kühlungswärmetauscher KW
abgekühlt, dadurch sein Druck verringert, die Leitung 57
und dem Steuerungsabschnitt 59 in den Verdichtungsraum 13b
gefördert. Dabei geht der Kolben 15 im Arbeitsraum 13b in
seine OT Stellung und wird wieder mit dem Hochdruckbereich
50 verbunden. Das im Verdichtungsraum 13b auf der Kolben
rückseite 14 befindliche Gas wird beim Arbeitsweg des Kol
bens 15 im Druck erhöht und nach Erreichen der Druckhöhe
im Hochdruckbereich 50 über den Steuerungsabschnitt 61 über
den Rückführungs-Wärmetauscher RW und den Erhitzungswärme
tauscher EW in den Hochdruckbereich 50 des Arbeitsmedium
kreislaufes gepreßt.
Der Gaswechsel im Verdichtungsraum 13b kann auch über eine
Strömungsrichtung sperrende Ventile gesteuert werden, wobei
das Füllen des Verdichtungsraumes über das Kurbelgehäuse 31,
welches mit dem Niederdruckbereich verbunden ist, erfolgt
und je nach Ausführung das den Zylinderläufer 5 umschlie
ßende Gehäuse mit dem Hochdruckbereich 50 verbunden ist.
Dadurch erübrigen sich Drehdurchführungen für die Verdich
terraum 13b Steuerung.
Durch die Temperaturerhöhung im Rückführungs-Wärmetauscher
und im Erhitzer erfolgt eine thermische Druckerhöhung des
Gases, welche wie beschrieben den Kolben 15 im Arbeits
raum 13a wieder verschiebt.
Nach Verbindung des Verdichtungsraumes 13b mit dem Hoch
druckbereich 50 des Kreislaufes ist auf der Kolbenarbeits
seite 13a und auf der Kolbenverdichterseite 13b der
gleiche Druck des Gases. Die Arbeitsleistung des Kolbens 15
ergibt sich durch das geringere Hubvolumen auf der Verdich
terseite, welches durch einen entsprechenden Querschnitt
der Kolbenstange 17 verkleinert ist. Der an einem einzelnen
Kolbenpaar erläuterte Ablauf vervielfacht sich bei einer
Läuferdrehung mit der Anzahl der Kolben. Mit dem Leitungs
paar 63 ist die Temperaturzuführung zum Erhitzer-Wärme
tauscher EW und mit dem Leitungspaar 65 die Wärmeableitung
vom Kühler-Wärmetauscher KW angedeutet.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist das Gas auch im Nie
derdruckbereich des Kreislaufes höher wie der atmosphä
rische Luftdruck vorgespannt. Zur Leistungssteuerung ist
dem Arbeitsmediumkreislauf ein Druckspeicher 67 mit einem
Druckregler zugeordnet.
Alle beweglichen Maschinenteile, Steuerungs- und Dichtungs
elemente sind in einem druckdichten Gehäuse 1 untergebracht,
das ebenfalls wenigstens im Druckniveau des Niederdruck
kreislaufes 57 gehalten ist. Dadurch brauchen die Dicht
elemente nur für die Druckdifferenz des Hochdruckbereiches
50 zum Niederdruckbereich 57 ausgelegt sein. Ebenso ist
durch das Gehäuse und eine entsprechende Außenumhüllung
69 eine einfache Temperatur- und Schallisolierung möglich.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Ver
dichtungsraum mit einem kleineren Kolbendurchmesser gebildet
ist. Die Verdichtungskolben 71 sind dabei gegenüberliegend
von den Arbeitskolben 73 an einer starren Verbindung 75,
welche mit der Kurbelwelle verbunden ist, angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform kann der Durchmesser des Zylin
derläufers kleiner gehalten werden. Dadurch sind höhere
Drehzahlen möglich.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, kann an der Kurbelwelle 21
über eine Wellenkupplung 80 die Antriebswelle 81 eines mit
einem Gehäuse angedeuteten druckdicht angeschlossenen
Stromgenerators 83 verbunden sein. Eine herausführende
Welle mit einem bei den bestehenden Druck- und Temperatur
verhältnissen aufwendige Wellendichtung erübrigt sich
dadurch.
Claims (19)
1. Als Wärmekraftmaschine ausgebildete Zylinderläufer
maschine, umfassend:
- - einen thermodynamischen Prozeß mit äußerer Verbren nung und geschlossenem Kreislauf,
- - ein Gehäuse,
- - eine Kurbelwelle in dem Gehäuse,
- - wenigstens einen in dem Gehäuse um eine erste Dreh achse drehbar gelagerten Zylinderläufer mit mehreren, in gleichen Winkelabständen um die erste Drehachse und die Kurbelwelle herum mit radial zur ersten Dreh achse verlaufenden Zylinderachsen angeordneten, radial außen von fest mit dem Zylinderläufer verbundenen Zy linderdächern verschlossenen Zylindern,
- - einen radial zur ersten Drehachse verschiebbaren Kolben in jedem Zylinder, der zusammen mit seinem Zylinder dach und den Kolben einen Arbeitsraum begrenzt, wo bei die Kolben über Kolbenstangen mit Exzenterlagern der Kurbelwelle verbunden sind, und
- - eine Gaswechselsteuerung mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Einlaß- bzw. Auslaß-Gaswechselkanälen f welche in einer mit dem Zylinderläufer synchron ro tierenden Drehschiebersteueranordnung münden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderläufer (5) drei
um 120° gegeneinander winkelversetzte Paare gleichachsig
angeordneter Zylinder (13) umfaßt, deren Kolben (15)
ebenfalls paarweise mittels der Kolbenstangen (17) starr
miteinander verbunden sind,
daß die Kurbelwelle (21) um eine zur ersten Drehachse mit einer vorbestimmten Exzentrizität (e) achsparallel ver setzte zweite Drehachse (23) drehbar gelagert ist und die Exzenterlager (29) um 120° um die zweite Drehachse (23) winkelversetzte und um die vorbestimmte Exzentrizität (e) achsparallel gegen die zweite Drehachse (23) versetzte dritte Drehachsen (32) für die Kolbenstangen (17) von Kolbenpaaren definieren und
daß durch die synchron mit dem Zylinderläufer rotie rende Drehschiebersteueranordnung (39, 41) wenigstens die Arbeitsräume (13a) der Zylinder (13) abwechselnd mit dem Hochdruck- (50) und Niederdruckbereich (57) eines geschlossenen Arbeitsmediumskreislaufes verbunden wer den.
daß die Kurbelwelle (21) um eine zur ersten Drehachse mit einer vorbestimmten Exzentrizität (e) achsparallel ver setzte zweite Drehachse (23) drehbar gelagert ist und die Exzenterlager (29) um 120° um die zweite Drehachse (23) winkelversetzte und um die vorbestimmte Exzentrizität (e) achsparallel gegen die zweite Drehachse (23) versetzte dritte Drehachsen (32) für die Kolbenstangen (17) von Kolbenpaaren definieren und
daß durch die synchron mit dem Zylinderläufer rotie rende Drehschiebersteueranordnung (39, 41) wenigstens die Arbeitsräume (13a) der Zylinder (13) abwechselnd mit dem Hochdruck- (50) und Niederdruckbereich (57) eines geschlossenen Arbeitsmediumskreislaufes verbunden wer den.
2. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Maschineneinheit Zylinderläufer (5) und
Drehschiebersteuerung (39) in einem geschlossenen, druck
dichten Gehäuse untergebracht ist.
3. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Druck des Arbeitsmediums auch im Nieder
druckbereich (57) höher wie der atmosphärische Luftdruck
gehalten wird.
4. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Druck im Gehäuse (1) und im Kurbelgehäuse
(31) wenigstens der Druckhöhe des Niederdruckbereiches
(57) entspricht.
5. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Gehäuse (1) nach außen wärme- und schall
isoliert (69) ist.
6. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Arbeits- und Verdichterräume (13a, 13b, 73,
71) Differenzkolbenflächen aufweisen.
7. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß in den Zylindern (13) mit einem doppelwirkenden
Kolben (15) Arbeitsräume (13a) und Verdichterräume (13b)
ausgebildet sind.
8. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß das Hubvolumen des Verdichterraumes (13b) durch
die Bemessung des Kolbenstangenquerschnittes (17) be
stimmt wird.
9. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Verdichterkolben (71) an einer starren
Verbindung (75) gegenüberliegend vom Arbeitskolben (73)
angeordnet sind.
10. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Gaswechsel im Verdichtungsraum (13b) über eine
Strömungsrichtung sperrende Ventile gesteuert wird.
11. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, die Gaszufuhr über den Hochdruckbereich (50) nur
teilweise im Vergrößerungsintervall mit dem Kolben (15)
des Arbeitsraumes (13a) erfolgt.
12. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kurbelgehäuse (31) mit dem Nieder
druckbereich (57) des Arbeitsmediumkreislaufes ver
bunden ist.
13. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das den Zylinderläufer (5) umschließende
Gehäuse (1) mit dem Hochdruckbereich (50) des Arbeits
mediumkreislaufes verbunden ist.
14. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Hochdruckbereich (50) des Arbeitsmedium
kreislaufes mit einem Rückführungswärmetauscher (RW)
und einem Erhitzungswärmetauscher (EW) geführt ist.
15. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Niederdruckbereich (57) des Arbeitsmedium
kreislaufes mit einem Rückführungswärmetauscher (RW) und
und dem Kühlungswärmetauscher (KW) verbunden ist.
16. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß am Gehäuse (1) ein druckdichter Stromgenerator
(83) angeschlossen ist.
17. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Drehschiebersteuerung (39) mit Kegeldicht
flächen (44, 44a) ausgebildet ist.
18. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Kegeldichtflächen aus Keramikmaterial ge
fertigt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934301036 DE4301036A1 (de) | 1992-08-28 | 1993-01-16 | Wärmekraftmaschine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4228639A DE4228639A1 (de) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Zylinderläufermaschine |
DE19934301036 DE4301036A1 (de) | 1992-08-28 | 1993-01-16 | Wärmekraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4301036A1 true DE4301036A1 (de) | 1994-07-21 |
Family
ID=25917981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934301036 Ceased DE4301036A1 (de) | 1992-08-28 | 1993-01-16 | Wärmekraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4301036A1 (de) |
Cited By (8)
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