EP1404948B1 - Anordnung von gasausdehnungselementen und verfahren zum betreiben der anordnung - Google Patents

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EP1404948B1
EP1404948B1 EP02754307A EP02754307A EP1404948B1 EP 1404948 B1 EP1404948 B1 EP 1404948B1 EP 02754307 A EP02754307 A EP 02754307A EP 02754307 A EP02754307 A EP 02754307A EP 1404948 B1 EP1404948 B1 EP 1404948B1
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    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/005—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of liquid and steam or evaporation of a liquid by expansion

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of gas expansion elements for a device for converting thermal into motor energy, in particular for a hot water engine, comprising two filled with a gas or gas mixture closed pressure vessel, which are operatively connected to the device and an upper injection port for warm - And have cold water, and a method for operating the arrangement.
  • an expansion element which expands and contracts as a function of the temperature of the medium is arranged, the temperature-induced expansions and contractions of which are fed to the working circuit via a buffer reservoir.
  • Each spring is associated with the piston of a pressure cylinder whose working space is connected in each case via controllable valves via suction and pressure lines with a working oil circuit, which has a turbine with each heat exchanger for storing a force drives a generator.
  • This arrangement has a relatively complex structure, in particular by the designed as springs buffer memory, and comprises the previously discussed disadvantages of a heat exchanger.
  • a gas expansion element for an arrangement for converting thermal into motor energy in particular for a hot water engine, consisting of a filled with a gas or gas mixture closed pressure vessel, which is connected via a displaceable piston with the arrangement, known.
  • the pressure vessel has an upper injection opening for hot and cold water and a lower water drain opening.
  • a hot water engine each comprises groups of two pressure vessels with associated liquid piston pumps, which act on a working cycle of a water turbine. During a first cycle process, a warm, expanding gas or gas mixture is present in the first pressure vessel and the second pressure vessel contains a cold, contracting gas or gas mixture.
  • the gas or gas mixture of the first pressure vessel is cooled by injecting cold water and the gas or gas mixture of the second pressure vessel is heated by injecting hot water, so that the gas volumes change accordingly.
  • the entire still containing hot water gas mixture is rinsed in the first pressure vessel with cold water until the temperature in this pressure vessel is returned to an initial level.
  • the remaining heat energy is lost.
  • the object is achieved in that between the two pressure vessels a short-circuit pipe is provided with at least one controllable valve for pressure equalization between the pressure vessels after performing the work of the gas or gas mixture.
  • each to be heated pressure vessel located in each to be heated pressure vessel, a larger amount of the gas mixture, which ultimately performs the work to drive the hot water engine through its expansion, and at the same time the amount of the cooled gas mixture in the other pressure vessel is lower and the lowering of the outlet pressure over a conventional Arrangement larger, resulting in a shift of a corresponding pV diagram in the desired direction.
  • the short-circuit pipe is arranged in the upper region of the pressure vessel.
  • this area of the pressure vessel in which a flange or a lid is located, neither hot nor cold water is present, so that the gas mixture can pass undisturbed through the open valve in the short-circuit pipe.
  • the gas mixture with the highest temperature is approximately in this range.
  • a controllable valve is preferably arranged in the region adjoining the associated pressure vessel in the short-circuit pipeline.
  • the short-circuit piping with the valves is expediently thermally insulated.
  • the object is achieved in a method for operating an arrangement according to claim 1, wherein in the pressure vessel alternately hot and cold water is injected, achieved in that after the transfer of the work of the gas or gas mixture of the pressure vessel, the gas or gas mixture by opening of the controllable valve is passed via the short-circuit pipe in the other pressure vessel.
  • the valve is opened in the short-circuit piping for pressure equalization between the two pressure vessels and by the prevailing convection of the warm Gas mixture sets a compensation temperature between the two pressure vessels.
  • a part of the gas or gas mixture is passed into the other pressure vessel after the transfer of the usable expansion work of the gas or gas mixture of a pressure vessel. Since an economically meaningful working phase of the gas mixture does not correspond to the entire expansion period of the gas mixture is by opening the valve, the working phase, ie the usable expansion work of the gas mixture, finished and used its residual energy to increase the pressure and to heat the gas mixture of the other pressure vessel.
  • the arrangement comprises a reservoir 1 for water with a level indicator 2, which via pipes 3 with a Cooling 4 and a heater 5 is connected. From the cooling 4 and the heating device 5, a pipe 6 leads to a controlled injection opening 7, 8 of a pressure vessel 9, 10.
  • the closed pressure vessels 9, 10 are filled with a gas mixture.
  • a short-circuit pipe 11 is arranged, which has a controllable valve 12, 13 in the region of each pressure vessel 9, 10.
  • an outlet opening 14, 15 is provided, which is coupled to a working circuit 16, which comprises two liquid piston pumps 17, 18 of a hot water engine and a turbine 19 with generator.
  • a pump 21 is inserted into the working circuit 16 connected to the storage container 1 via a line 20.
  • hot water is treated in the heating device 5, which passes via the first injection opening 7 into the first pressure vessel 9.
  • the gas mixture expands and performs work via a displaceable piston 22 of the first liquid piston pump 17, which is supplied via the working circuit 16 to the turbine 19 for the conversion of thermal energy.
  • the water which is discharged via the associated outlet opening 14 drops out.
  • cold water is treated in the cooling device 4, which passes via the second injection opening 8 into the second pressure vessel 10.
  • the gas mixture contracts and also performs the displaceable Piston 22 of the second liquid piston pump 18 work.
  • the two valves 12, 13 of the short-circuit pipe 11 are opened and due to the pressure compensation, a temperature compensation is effected up to a compensation temperature between the first pressure vessel 9 and the second pressure vessel 10.
  • Hot water is then injected into the second pressure vessel 10 and cold water is sprayed into the first pressure vessel 9. Due to the fact that the gas mixtures of both pressure vessels 9, 10 are at the balancing temperature, unnecessary heating or cooling of the particular gas mixture is not required, as a result of which the arrangement has a relatively high output.
  • the pressure-time diagram (pt) initially shows a conventional course of the process in which the pressure p ' max of the first pressure vessel 8 drops to the pressure p' min , wherein at the time t e cold water is injected and the gas mixture in the period .DELTA.t a performed work.
  • the pressure of the second pressure vessel 10 increases from the pressure p ' min to the pressure p' max , wherein at time t e hot water is injected into the second pressure vessel 10 and the gas mixture in the period .DELTA.t a work also done to drive the liquid piston pump 14.
  • no work is done and the residual pressure in the pressure vessels 9, 10 is lost to the system.
  • the valves 12, 13 are opened at time t k and a pressure equalization takes place between the first pressure vessel 9 and the second pressure vessel 10. Sonach is in the first pressure vessel 9 with the now expanding gas mixture, a relatively large amount of the gas mixture and in the second pressure vessel 10, a reduced amount of the gas mixture. At the same time, an equilibrium temperature arises approximately in the pressure vessels 9, 10 due to the heat flow.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Gasausdehnungselementen für eine Einrichtung zum Umwandeln von thermischer in motorische Energie, insbesondere für einen Warmwassermotor, die zwei mit einem Gas oder Gasgemisch gefüllte geschlossene Druckbehälter umfasst, die mit der Einrichtung wirksam verbunden sind und eine obere Einspritzöffnung für Warm- und Kaltwasser aufweisen, und ein Verfahren zum Betreiben der Anordnung.
  • Gase wandeln relativ viel Wärme bei Erhitzung und Ausdehnung in Arbeit um, wobei in schnellen Prozessen, wie etwa dem Stirlingprozess große Einbußen durch Dissipation, ungünstige Kolbensteuerung, Warme- und Pendelverluste, Totraumeffekte, großen Regeneratorwiderstand und hohe Geschwindigkeiten entstehen.
  • Aus der US-A-4 283 915 ist eine Anordnung zum Umwandeln von thermischer in motorische Energie bekannt, die jeweils eine Einspeisung für Warmwasser und eine für Kaltwasser umfasst, wobei eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen dem Warm- und dem Kaltwasser herrscht. Das Warm- und das Kaltwasser werden alternierend durch Rohre eines Wärmetauschers geleitet, um eine Arbeitsflüssigkeit zu expandieren und zu kontraktieren. Der Arbeitszyklus wird oberhalb eines Siedepunktes der Arbeitsflüssigkeit durchgeführt. Mittels Rückschlagventilen wird ein relativ hoher Druck zur Betätigung der Anordnung sichergestellt. Hierbei erweist sich die Verwendung des Wärmetauschers als nachteilig, da ein solcher Rohr-Wärmetauscher bei einem großen technischen Aufwand lediglich einen stark begrenzten Wirkungsgrad aufweist und in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der ihn durch- und umströmenden Medien relativ störanfällig ist.
  • Darüber hinaus offenbart die DE 197 19 190 C2 eine Anordnung zum Umwandeln von thermischer in elektrische Energie, die aus einem Arbeitskreislauf mit einem Arbeitsfluid zum Antrieb einer Strömungsmaschine und aus einer Vielzahl von abwechselnd von einem kalten und warmen Medium durchströmten Warmetauschern besteht. In den Wärmetauschern ist jeweils ein sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums ausdehnendes und zusammenziehendes Ausdehnungselement angeordnet, dessen temperaturbedingten Ausdehnungen und Kontraktionen über einen Puffer-Speicher dem Arbeits-Kreislauf zugeführt werden. Zur Speicherung einer Kraft ist jedem Wärmetauscher ein als Feder ausgebildeter Puffer-Speicher zugeordnet, wobei jede Feder mit dem Kolben eines Druckzylinders verbunden ist, dessen Arbeitsraum jeweils über steuerbare Ventile über Saug- und Druckleitungen mit einem Arbeits-Olkreislauf verbunden ist, der eine Turbine mit einem Generator antreibt. Diese Anordnung weist einen relativ komplexen Aufbau, insbesondere durch die als Federn ausgeführten Puffer-Speicher, auf und umfasst die zuvor erläuterten Nachteile eines Wärmetauschers.
  • Im Weiteren ist aus der WO 00/53898 ein Gasausdehnungselement für eine Anordnung zum Umwandeln von thermischer in motorische Energie, insbesondere für einen Warmwassermotor, bestehend aus einem mit einem Gas oder Gasgemisch gefüllten geschlossenen Druckbehälter, der über einen verschiebbaren Kolben mit der Anordnung wirksam verbunden ist, bekannt. Der Druckbehälter weist eine obere Einspritzöffnung für Heiß- und Kaltwasser und eine untere Wasserablauföffnung auf. Ein Warmwassermotor umfasst jeweils Zweiergruppen von Druckbehältern mit zugeordneten Flüssigkolbenpumpen, die einen Arbeitskreislauf einer Wasserturbine beaufschlagen. Während eines ersten Kreisprozesses ist in dem ersten Druckbehälter ein warmes, expandierendes Gas oder Gasgemisch vorhanden und der zweite Druckbehälter enthält ein kaltes, kontraktierendes Gas oder Gasgemisch. Bei einem folgenden zweiten Kreisprozess wird das Gas oder Gasgemisch des ersten Druckbehälters durch Einspritzen von kaltem Wasser abgekühlt und das Gas oder Gasgemisch des zweiten Druckbehälters durch Einspritzen von Heißwasser erwärmt, damit sich die Gasvolumina entsprechend ändern. Somit wird beispielsweise das gesamte noch Heißwasser enthaltende Gasgemisch in dem ersten Druckbehälter mit kaltem Wasser ausgespült, bis die Temperatur in diesem Druckbehälter auf eine Ausgangshöhe zurückgeführt ist. Hierbei geht die noch vorhandene Wärmeenergie verloren.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung von Gasausdehnungselementen der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben der Anordnung zu schaffen, mit dem sich bei geringem technischen Aufwand eine relativ große Leistung erzielen lässt.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen den beiden Druckbehältern eine Kurzschlussrohrleitung mit mindestens einem steuerbaren Ventil zum Druckausgleich zwischen den Druckbehältern nach dem Verrichten der Arbeit des Gases bzw. Gasgemischs vorgesehen ist.
  • Am Ende der Arbeitsphase herrscht zwischen den beiden Druckbehältern eine Druckdifferenz. Aufgrund der vorhandenen Druckdifferenz zwischen dem warmen Gasgemisch des einen Druckbehälters und dem kalten Gasgemisch des anderen Druckbehälters findet nach dem Öffnen des gesteuerten Ventils ein Druckausgleich zwischen den beiden Druckbehältern statt, bei dem aufgrund der Wärmeströmung die in dem einen Druckbehälter noch vorhandene Wärmeenergie zur Erwärmung des Gasgemisches des anderen Druckbehälters bis zur Ausgleichstemperatur ausgenutzt wird. Gleichzeitig steigt die Gasmenge in dem Druckbehälter mit dem expandierenden Gas bzw. Gasgemisch, womit eine Steigerung der Druckdifferenz zwischen den beiden Druckbehältern und damit eine Leistungserhöhung einhergeht. Das Ventil wird nach dem Verrichten der Arbeit des Gasgemischs durch entsprechendes Expandieren bzw. Kontraktieren und dem damit verbundenen Antreiben eines verschiebbaren Kolbens des Warmwassermotors geöffnet, wobei der Kolben als Flüssigkolbenpumpe ausgebildet sein kann. Da das in einem ersten Kreisprozess erwärmte Gasgemisch in einem darauffolgenden zweiten Kreisprozess abgekühlt wird, ist es erforderlich die Temperatur des Gasgemischs dieses Behälters unterhalb der Ausgleichstemperatur abzusenken, wobei die vorhandene Restwärme des Gasgemischs zur Erwärmung des abgekühlten und nunmehr zu erwärmenden Gasgemischs verwendet wird. Die Restwärme geht somit nicht ungenutzt verloren, weshalb mit einem relativ geringen technischen Aufwand eine relativ große Leistung erzielt wird. Die Restwärme gelangt auch nicht in den Arbeitskreislauf des Warmwassermotors, dem sie wieder entzogen werden müsste. Darüber hinaus befindet sich in dem jeweils zu erwärmenden Druckbehälter eine größere Menge des Gasgemischs, das letztendlich die Arbeit zum Antrieb des Warmwassermotors durch seine Expansion verrichtet, und gleichzeitig ist die Menge des abzukühlenden Gasgemischs in dem anderen Druckbehälter geringer und die Absenkung des Ausgangsdruckes gegenüber einer konventionellen Anordnung größer, was zu einer Verschiebung eines entsprechenden p-V Diagramms in die gewünschte Richtung führt.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kurzschlussrohrleitung im oberen Bereich der Druckbehälter angeordnet. In diesem Bereich der Druckbehälter, in dem sich ein Flansch oder ein Deckel befindet, ist weder Warm- noch Kaltwasser vorhanden, weshalb das Gasgemisch ungestört durch das geöffnete Ventil in die Kurzschlussrohrleitung gelangen kann. Im Weiteren befindet sich das Gasgemisch mit der höchsten Temperatur annähernd in diesem Bereich.
  • Um große Toträume in den Druckbehältern zu vermeiden, ist bevorzugt jeweils ein steuerbares Ventil im unmittelbar an den zugeordneten Druckbehälter anschließenden Bereich in der Kurzschlussrohrleitung angeordnet.
  • Zur Reduzierung der Wärmeverluste ist zweckmäßigerweise die Kurzschlussrohrleitung mit den Ventilen wärmeisoliert.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Betreiben einer Anordnung nach Anspruch 1, bei der in die Druckbehälter abwechselnd Warm- und Kaltwasser eingespritzt wird, dadurch gelöst, dass nach der Übertragung der Arbeit des Gases oder Gasgemischs eines der Druckbehälter das Gas oder Gasgemisch durch Öffnen des steuerbaren Ventils über die Kurzschlussrohrleitung in den jeweils anderen Druckbehälter geleitet wird.
  • Nachdem das Gasgemisch aufgrund seiner durch Wärme- oder Kältebeaufschlagung erfolgenden Expansion oder Kontraktion den verschiebbaren, als Flüssigkolbenpumpe ausgebildeten Kolben des Warmwassermotors in eine vorbestimmte Lage gebracht hat, wird das Ventil in der Kurzschlussrohrleitung zum Druckausgleich zwischen den beiden Druckbehältern geöffnet und durch die herrschende Konvektion des warmen Gasgemischs stellt sich zwischen beiden Druckbehältern eine Ausgleichstemperatur ein. Damit ergibt sich eine wesentliche Steigerung der Leistung der nach dem der erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Anordnung, da der vorhandene Restdruck und die vorhandene Restwarmeenergie des Gasgemischs des einen Druckbehälters zur Druckerhohung und zur Erwärmung des Gasgemischs des anderen Druckbehälters genutzt wird.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nach der Übertragung der nutzbaren Expansionsarbeit des Gases oder Gasgemischs eines Druckbehalters ein Teil des Gases oder Gasgemischs in den anderen Druckbehälter geleitet. Da eine wirtschaftlich sinnvolle Arbeitsphase des Gasgemischs nicht der gesamten Expansionsdauer des Gasgemischs entspricht, wird durch das Öffnen des Ventils die Arbeitsphase, also die nutzbare Expansionsarbeit des Gasgemischs, beendet und dessen Restenergie zur Druckerhöhung und zur Erwärmung des Gasgemischs des anderen Druckbehälters verwendet.
  • Zweckmäßigerweise werden zwei steuerbare Ventile der Kurzschlussrohrleitung annähernd gleichzeitig geöffnet und geschlossen. Somit kann der Druckausgleich, der eine Wärmestromung von dem einen zu dem anderen Druckbehälter zur Folge hat, gezielt gesteuert werden und der Totraum in der Kurzschlussrohrleitung ist minimiert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehorigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemaßen Anordnung,
    Fig.2
    eine Darstellung eines Diagramms zur Repräsentation eines Kreisprozesses der Anordnung und
    Fig.3
    eine Darstellung eines Druck-Zeit-Diagramms zur Repräsentation des Kreisprozesses der Anordnung.
  • Die Anordnung umfasst einen Vorratsbehälter 1 für Wasser mit einer Füllstandsanzeige 2, der über Rohrleitungen 3 mit einer Kühl- 4 und einer Heizeinrichtung 5 verbunden ist. Von der Kühl- 4 und der Heizeinrichtung 5 führt jeweils ein Rohr 6 zu einer gesteuerten Einspritzöffnung 7, 8 eines Druckbehälters 9, 10. Die geschlossenen Druckbehälter 9, 10 sind mit einem Gasgemisch gefüllt. Zwischen den beiden Druckbehältern 9, 10 ist eine Kurzschlussrohrleitung 11 angeordnet, die im Bereich jedes Druckbehälters 9, 10 ein steuerbares Ventil 12, 13 aufweist. Am unteren Ende jedes Druckbehälters 9, 10 ist eine Auslauföffnung 14, 15 vorgesehen, die mit einem Arbeitskreislauf 16, der zwei Flüssigkolbenpumpen 17, 18 eines Warmwassermotors und eine Turbine 19 mit Generator umfaßt, gekoppelt ist. Im Weiteren ist in den mit dem Vorratsbehälter 1 über eine Leitung 20 in Verbindung stehenden Arbeitskreislauf 16 eine Pumpe 21 eingesetzt.
  • Zum Betreiben der Anordnung wird in der Heizeinrichtung 5 Warmwasser aufbereitet, das über die erste Einspritzoffnung 7 in den ersten Druckbehälter 9 gelangt. Beim Einsprühen des Warmwassers in den ersten Druckbehälter 9 expandiert das Gasgemisch und verrichtet über einen verschiebbaren Kolben 22 der ersten Flussigkolbenpumpe 17 Arbeit, die über den Arbeitskreislauf 16 der Turbine 19 zur Umwandlung thermischer Energie zugefuhrt wird. Nach dem Druckanstieg und dem nach cer Kolbendisplazierung der ersten Flussigkolbenpumpe 17 entsprechenden Druckabfall im ersten Druckbehälter 9 fallt das Wasser aus, das uber die zugeordneten Auslauföffnung 14 abgelassen wird. Gleichzeitig wird in der Kühleinrichtung 4 Kaltwasser aufbereitet, das über die zweite Einspritzöffnung 8 in den zweiten Druckbehälter 10 gelangt. Beim Einsprühen des Kaltwassers in den zweiten Druckbehälter 10 kontraktiert das Gasgemisch und verrichtet ebenfalls über den verschiebbaren Kolben 22 der zweiten Flüssigkolbenpumpe 18 Arbeit. Nach der Übertragung der nutzbaren Expansions- bzw. Kontraktionsarbeit des Gasgemischs werden die beiden Ventile 12, 13 der Kurzschlussrohrleitung 11 geöffnet und aufgrund des Druckausgleichs wird ein Temperaturausgleich bis zu einer Ausgleichstemperatur zwischen dem ersten Druckbehälter 9 und dem zweiten Druckbehälter 10 bewirkt. Anschließend wird in den zweiten Druckbehälter 10 Warmwasser und in den ersten Druckbehälter 9 Kaltwasser eingesprüht. Dadurch, dass sich die Gasgemische beider Druckbehälter 9, 10 auf der Ausgleichstemperatur befinden, ist ein unnötiges Erwärmen bzw. Kühlen des jeweilsgen Gasgemischs nicht erforderlich, wodurch die Anordnung eine relativ große Leistung aufweist.
  • Im p-V-Diagramm nach Fig. 2 ist der Kreisprozess einer konventionellen Anordnung dem einer erfindungsgemäßen Anordnung beispielhaft schematisch gegenübergestellt, wobei die Druck-Temperaturkurven einer konventionellen Anordnung mit durchgezogenen Linien und die der erfindungsgemäßen Anordnung mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Demnach ist die durch eine konventionelle Anordnung geleistete Arbeit W' kleiner als die durch eine erfindungsgemäße Anordnung geleistete Arbeit W.
  • Das Druck-Zeit-Diagramm (p-t) gemäß Fig. 3 zeigt anfangs einen konventionelle Verlauf des Prozesses, bei dem der Druck p'max des ersten Druckbehälters 8 bis auf den Druck p'min abfällt, wobei zum Zeitpunkt te kaltes Wasser eingespritzt wird und das Gasgemisch in der Zeitspanne Δta Arbeit verrichtet. Der Druck des zweiten Druckbehälters 10 steigt von dem Druck p'min auf den Druck p'max an, wobei zum Zeitpunkt te Heißwasser in den zweiten Druckbehälter 10 eingespritzt wird und das Gasgemisch in der Zeitspanne Δta ebenfalls Arbeit zum Antreiben der Flüssigkolbenpumpe 14 verrichtet. Während der Zeitspanne Δt1 wird keine Arbeit verrichtet und der Restdruck in den Druckbehältern 9, 10 geht für das System verloren. Nach der Kopplung des ersten Druckbehälters 9 mit dem zweiten Druckbehälter 10 mittels der Kurzschlussrohrleitung 11 werden zum Zeitpunkt tk die Ventile 12, 13 geöffnet und es findet ein Druckausgleich zwischen dem ersten Druckbehälter 9 und dem zweiten Druckbehälter 10 statt. Sonach befindet sich in dem ersten Druckbehälter 9 mit dem nunmehr expandierenden Gasgemisch eine relativ große Menge des Gasgemischs und in dem zweiten Druckbehälter 10 eine demgegenüber reduzierte Menge des Gasgemischs. Gleichzeitig stellt sich in den Druckbehältern 9, 10 aufgrund der Wärmeströmung annähernd eine Ausgleichstemperatur ein. Nach dem Druckausgleich durch den Kurzschluss der beiden Druckbehälter 9, 10 wird zum Zeitpunkt te Heiß- bzw. Kaltwasser eingespritzt, worauf aufgrund der unterschiendlichen Mengenverteilung des Gasgemischs der Druck pmax bzw. pmin im entsprechenden Druckbehälter 9, 10 und somit die Druckdifferenz Δp gegenüber dem konventionellen Verlauf des Prozesses erzielt wird.

Claims (7)

  1. Anordnung von Gasausdehnungselementen für eine Einrichtung zum Umwandeln von thermischer in motorische Energie, insbesondere für einen Warmwassermotor, die zwei mit einem Gas oder Gasgemisch gefüllte geschlossene Druckbehälter (9, 10) umfasst, die mit der Einrichtung wirksam verbunden sind und eine obere Einspritzöffnung (7, 8) für Warm- und Kaltwasser aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Druckbehaltern (9, 10) eine Kurzschlussrohrleitung (11) mit mindestens einem steuerbaren Ventil (12, 13) zum Druckausgleich zwischen den Druckbehältern (9, 10) nach dem Verrichten der Arbeit des Gases bzw. Gasgemischs vorgesehen ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussrohrleitung (11) im oberen Bereich der Druckbehälter (9, 10) angeordnet ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein steuerbares Ventil (12, 13) im unmittelbar an den zugeordneten Druckbehälter (9, 10) anschließenden Bereich in der Kurzschlussrohrleitung (11) angeordnet ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussrohrleitung (11) mit den Ventilen (12, 13) wärmeisoliert ist.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung nach Anspruch 1, bei der in die Druckbehälter (9, 10) abwechselnd Warm- und Kaltwasser eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Übertragung der Arbeit des Gases oder Gasgemischs eines der Druckbehälter (9, 10) das Gas oder Gasgemisch durch Öffnen des steuerbaren ventils (12, 13) über die Kurzschlussrohrleitung (11) in den jeweils anderen Druckbehälter (9, 10) geleitet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Übertragung der nutzbaren Expansionsarbeit des Gases oder Gasgemischs eines Druckbehälters (9, 10) ein Teil des Gases oder Gasgemischs in den anderen Druckbehälter (9, 10) geleitet wird.
  7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei steuerbare Ventile (12, 13) der Kurzschlussrohrleitung (11) annähernd gleichzeitig geoffnet und geschlossen werden.
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