EP2107239A2 - Motor with external combustion - Google Patents

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Publication number
EP2107239A2
EP2107239A2 EP09156278A EP09156278A EP2107239A2 EP 2107239 A2 EP2107239 A2 EP 2107239A2 EP 09156278 A EP09156278 A EP 09156278A EP 09156278 A EP09156278 A EP 09156278A EP 2107239 A2 EP2107239 A2 EP 2107239A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
pump cylinder
cylinder
working
working piston
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09156278A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
André Feyereisen
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2107239A2 publication Critical patent/EP2107239A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • 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
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating

Definitions

  • the present invention generally relates to a motor which is driven by the thermal expansion of a liquid by heating.
  • Means for the conversion of thermal energy into mechanical energy, which exploit the increase in volume of a liquid, such as oil or the like, by heating are from various publications, such as DE 89 14 171 U1 , of the DE 632 987 C , of the US 1,717,161 or the US 6,178,750 known.
  • An object of the present invention is to provide an improved external combustion engine
  • an internal combustion engine with external combustion is a pump cylinder, which consists of an upper pump cylinder and a lower pump cylinder, a liquid in a closed circuit, alternately in a heated section and in a transported cooled portion of the closed circuit, wherein the respective volume increase of the liquid is used in the heating to drive a working piston.
  • the stroke of the working piston infinitely adjustable. It is thereby achieved that the engine can be adjusted to different volume expansions of the working fluid, ie to different temperature differences between the heated section and the cooled section.
  • the working piston and the pump piston which is composed of the piston of the upper pump cylinder and the piston of the lower pump cylinder, are arranged on a common crankshaft.
  • This motor is driven by the volume expansion of a liquid (e.g., oil) when heated.
  • the liquid is in a closed circuit.
  • the volume expansion of liquids when heated is not large, but the pressure created in a closed space is enormous. This pressure is used to drive the engine.
  • the engine consists mainly of a crankcase with crankshaft on which two large hydraulic synchronizing cylinders are arranged one above the other, which serve as pumps to circulate the liquid in a closed circuit.
  • the two synchronizing cylinders preferably have the same dimensions and their pistons are connected to a common piston rod which is driven by the crankshaft. For simplicity, they are referred to as “upper” and “lower” pump cylinders. Between the pump cylinders is a prevailisolierplatte.
  • a small hydraulic synchronous cylinder which serves as a working cylinder.
  • the piston of this cylinder has a continuously variable stroke and acts on the crankshaft, each stroke of this piston represents a working stroke.
  • the upper pump cylinder sucks the cold liquid from a cooler and pumps it into the lower pump cylinder via the heat exchanger with its combustion chamber where it is heated. From there, the liquid is pumped back into the cooler and cooled, whereby the circuit is closed. In the heat exchanger, the liquid is heated and expands. Since the volume of the two pump cylinders is the same size, the increase in volume is transmitted under high pressure to the working cylinder, which delivers its power to the crankshaft.
  • This engine can be run on a variety of fuels, as combustion does not take place in the cylinders but outside the engine.
  • the thermal energy of the liquid is converted into mechanical energy.
  • it can be operated by the exhaust heat and the cooling water heat of power plants, as well as the hot water from heaters or solar panels. Because the heat exchanger with its combustion chamber is located outside the engine block, it can be heated with any fuel or with hot water from heaters or solar panels.
  • Petrol, diesel oil, heating oil, coal, wood and / or combustible waste are particularly suitable as fuels. It has the advantageous effect that no complicated and expensive preparation of the fuel, combustion, ignition and exhaust gases is necessary for the operation of the engine. In addition, the engine can be operated efficiently without being exposed to a large thermal load. Other advantages are that it is easy and inexpensive to manufacture, runs quietly, is easy to use and does not require much maintenance. The working medium circulating in it, such as oil, does not communicate with the combustion and therefore does not pollute.
  • the Fig. 2 shows the engine block in section and the arrangement of the various units.
  • top As a result, the terms “top,” “bottom,” “upper,” “lower,” “right,” and “left,” as well as terms derived therefrom, refer to the orientation used in the drawings and are intended to aid the description These terms are based on a particular orientation of the engine or parts of the same in an actual implementation.
  • the piston 19 of the upper pump cylinder 1 conveys the liquid, which is located below the upper pump cylinder piston 1, via the outlet valve 26 and the outlet 12 into the heat exchanger with its combustion chamber 9.
  • the liquid is heated (eg by an oil burner, or a another heat source) and conveyed via the line 10 and the corresponding position of the slide 11 in the upper cylinder part of the lower pump cylinder 3. Since the volume of the two pump cylinders is identical, the volume increase of the liquid resulting from the heating via the bore 31 from the pump cylinder into the Working cylinder pressed up in the working cylinder 4.
  • the piston with piston rod 29 of the working cylinder thus moves from top dead center to bottom dead center and transmits the resulting force to the crankshaft. 5
  • the piston stroke of the working cylinder can be infinitely adjusted to compensate for volume fluctuations caused by temperature differences.
  • the adjustment is made by the servomotor 7 with its push rod on the adjustment mechanism. 6
  • the spool is controlled by the crankshaft 5 via an eccentric.
  • a surge tank 18 is installed to compensate for the caused by the temperature difference volume fluctuations. Between the two pump cylinders is a heat insulating 2 to avoid heat loss.
  • crankshaft 5 Since the piston 19 of the upper pump cylinder 1 is connected to the piston 20 of the lower pump cylinder 3 by a common piston rod 17, the piston forces resulting from the pressure cancel each other, so that the crankshaft is only slightly loaded. This also creates no high lateral pressure on the piston rod when the connecting rod 43 has its largest rash. The crankshaft 5 is loaded only by the pumping of the liquid and the frictional resistances.
  • Fig. 4 shows the lower pump cylinder 3 in section.
  • the piston of the pump cylinder and the working cylinder are at top dead center and the spool 11 assumes its center position.
  • the spool 11 has a small positive overlap of the timing and closes the inlet duct just before the top dead center of the piston, so that the very high pressure is released before it opens the outlet channel.
  • Fig. 5 The pistons of the pump cylinder and the working cylinder are in the middle of the stroke and move down.
  • the spool is in the lower position. It can be seen the outlet channels 33 and 32 and the inlet channels 35 and 31 of the liquid which are indicated by arrows.
  • the Hubverstellmechanismus consists mainly of the outer eccentric sleeve 46 and the inner eccentric sleeve 47.
  • the inner eccentric sleeve is connected to a helical toothing on the inside of 15 degrees with the crankshaft.
  • the helical teeth 49 on the crankshaft Due to the partial section in the outer eccentric sleeve can be seen the helical teeth 49 on the crankshaft.
  • the inner eccentric sleeve 47 has on its outside a helical toothing 48 of 30 degrees.
  • the outer eccentric sleeve 46 has on its inside has a helical toothing of 30 degrees and is rotatably mounted between two rings 50 on the crankshaft.
  • the inner eccentric sleeve 47 engages with its internal teeth in the teeth of the crankshaft 5 and with the outer teeth in the teeth of the outer eccentric sleeve 46.

Abstract

The engine has a working piston (29) and a pump piston arranged on a common crank shaft (5). The pump piston comprises pistons (19, 20) of corresponding upper and lower pump cylinders (1, 3) of a pump cylinder, where a fluid is conveyed into a heated section and a cooled section of a closed loop via the pump cylinder. The working piston is moved from an upper dead center to a lower dead center, where volume expansion of the fluid is utilized during heating for driving the working piston. A servo motor (7) continuously adjusts stroke of the working piston.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Motor, welcher durch die Wärmeausdehnung einer Flüssigkeit durch Erhitzen angetrieben wird.The present invention generally relates to a motor which is driven by the thermal expansion of a liquid by heating.

Stand der TechnikState of the art

Einrichtungen zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Energie, welche die Volumenzunahme einer Flüssigkeit, etwa ÖI o. Ä., durch Erhitzen ausnutzen sind aus verschiedenen Veröffentlichungen, etwa der DE 89 14 171 U1 , der DE 632 987 C , der US 1,717,161 oder der US 6,178,750 bekannt.Means for the conversion of thermal energy into mechanical energy, which exploit the increase in volume of a liquid, such as oil or the like, by heating are from various publications, such as DE 89 14 171 U1 , of the DE 632 987 C , of the US 1,717,161 or the US 6,178,750 known.

Beispielsweise beschreibt die DE 89 14 171 U1 eine Wärmekraftmaschine in welcher zwei durch Arbeitskolben eines kalten und eines warmen doppeltwirkenden Zylinders getrennte Flüssigkeitsmassen von eben diesen Kolben abwechselnd gegenläufig vom kalten in den warmen Zylinder und umgekehrt befördert werden. In einem zwischen dem kalten und dem warmen Zylinder angeordneten Gegenstrom-Wärmetauscher bleibt, von zwei 4/2 Wegeventilen gesteuert, die Fliessrichtung der Arbeitsflüssigkeiten immer gleich, wodurch Wärmeverluste vermieden werden.For example, this describes DE 89 14 171 U1 a heat engine in which two liquid masses separated by working pistons of a cold and a warm double-acting cylinder from these same pistons are alternately conveyed in opposite directions from the cold to the warm cylinder and vice versa. In a arranged between the cold and the hot cylinder countercurrent heat exchanger, controlled by two 4/2 way valves, the flow direction of the working fluids always remains the same, whereby heat losses are avoided.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Motor mit externer Verbrennung bereitzustellenAn object of the present invention is to provide an improved external combustion engine

Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verbrennungsmotor mit äußerer Verbrennung nach Anspruch 1. In diesem Motor wird über einen Pumpenzylinder, der sich aus einem oberen Pumpenzylinder und einem unteren Pumpenzylinder zusammensetzt, eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf, abwechselnd in einen erwärmten Abschnitt und in einen gekühlten Abschnitt des geschlossenen Kreislaufs befördert, wobei die jeweilige Volumenzunahme der Flüssigkeit bei der Erwärmung zum Antrieb eines Arbeitskolbens genutzt wird. Erfindungsgemäß ist der Hub des Arbeitskolbens stufenlos einstellbar. Dadurch wird erreicht, dass der Motor bei auf unterschiedliche Volumenausdehnungen der Arbeitsflüssigkeit, d.h. auf unterschiedliche Temperaturdifferenzen zwischen erwärmtem Abschnitt und gekühltem Abschnitt einstellbar ist.This object is achieved by an internal combustion engine with external combustion according to claim 1. In this engine is a pump cylinder, which consists of an upper pump cylinder and a lower pump cylinder, a liquid in a closed circuit, alternately in a heated section and in a transported cooled portion of the closed circuit, wherein the respective volume increase of the liquid is used in the heating to drive a working piston. According to the invention, the stroke of the working piston infinitely adjustable. It is thereby achieved that the engine can be adjusted to different volume expansions of the working fluid, ie to different temperature differences between the heated section and the cooled section.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, sind der Arbeitskolben und der Pumpkolben, der sich aus dem Kolben des oberen Pumpenzylinders und dem Kolben des unteren Pumpenzylinders zusammensetzt, auf einer gemeinsamen Kurbelwelle angeordnet.According to an advantageous embodiment of the invention, the working piston and the pump piston, which is composed of the piston of the upper pump cylinder and the piston of the lower pump cylinder, are arranged on a common crankshaft.

Dieser Motor wird durch die Volumenausdehnung einer Flüssigkeit (z.B. Öl) bei Erwärmung angetrieben. Die Flüssigkeit befindet sich in einem geschlossenen Kreislauf. Die Volumenausdehnung von Flüssigkeiten bei Erwärmung ist zwar nicht groß, aber der in einem geschlossenen Raum entstehende Druck ist enorm. Dieser Druck wird genutzt um den Motor anzutreiben.This motor is driven by the volume expansion of a liquid (e.g., oil) when heated. The liquid is in a closed circuit. The volume expansion of liquids when heated is not large, but the pressure created in a closed space is enormous. This pressure is used to drive the engine.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Motor hauptsächlich aus einem Kurbelgehäuse mit Kurbelwelle auf welchem zwei große hydraulische Gleichlaufzylinder übereinander angeordnet sind, welche als Pumpen dienen, um die Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf umzuwälzen. Die beiden Gleichlaufzylinder haben vorzugsweise die gleichen Abmessungen und ihre Kolben sind mit einer gemeinsamen Kolbenstange verbunden, welche von der Kurbelwelle angetrieben wird. Der Einfachheit halber werden sie als "oberer" und "unterer" Pumpenzylinder bezeichnet. Zwischen den Pumpenzylindern befindet sich eine Wärmeisolierplatte. Neben dem unteren Pumpenzylinder befindet sich ein kleiner hydraulischer Gleichlaufzylinder welcher als Arbeitszylinder dient. Der Kolben dieses Arbeitszylinders hat einen stufenlos verstellbaren Hub und wirkt auf die Kurbelwelle, wobei jeder Hub des dieses Kolbens einen Arbeitshub darstellt. Der obere Pumpenzylinder saugt die kalte Flüssigkeit von einem Kühler an und pumpt sie über den Wärmetauscher mit seiner Brennkammer, wo sie erhitzt wird, in den unteren Pumpenzylinder. Von dort wird die Flüssigkeit wieder in den Kühler zurückgepumpt und gekühlt, womit der Kreislauf geschlossen ist. Im Wärmetauscher wird die Flüssigkeit erhitzt und dehnt sich aus. Da das Volumen der beiden Pumpenzylinder gleich groß ist, wird der Volumenzuwachs unter hohem Druck auf den Arbeitszylinder übertragen, welcher seine Kraft auf die Kurbelwelle abgibt.In an advantageous embodiment of the invention, the engine consists mainly of a crankcase with crankshaft on which two large hydraulic synchronizing cylinders are arranged one above the other, which serve as pumps to circulate the liquid in a closed circuit. The two synchronizing cylinders preferably have the same dimensions and their pistons are connected to a common piston rod which is driven by the crankshaft. For simplicity, they are referred to as "upper" and "lower" pump cylinders. Between the pump cylinders is a Wärmeisolierplatte. In addition to the lower pump cylinder is a small hydraulic synchronous cylinder which serves as a working cylinder. The piston of this cylinder has a continuously variable stroke and acts on the crankshaft, each stroke of this piston represents a working stroke. The upper pump cylinder sucks the cold liquid from a cooler and pumps it into the lower pump cylinder via the heat exchanger with its combustion chamber where it is heated. From there, the liquid is pumped back into the cooler and cooled, whereby the circuit is closed. In the heat exchanger, the liquid is heated and expands. Since the volume of the two pump cylinders is the same size, the increase in volume is transmitted under high pressure to the working cylinder, which delivers its power to the crankshaft.

Dieser Motor kann mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden, da die Verbrennung nicht in den Zylindern sondern außerhalb des Motors stattfindet. Dabei wird die thermische Energie der Flüssigkeit in mechanische Energie umgewandelt. Außerdem kann er durch die Abgaswärme und die Kühlwasserwärme von Kraftwerken, sowie das Warmwasser von Heizungen oder Sonnenkollektoren betrieben werden. Weil sich der Wärmetauscher mit seiner Brennkammer außerhalb des Motorblocks befindet, kann er mit jedem Brennstoff oder mit Warmwasser von Heizungen oder Sonnenkollektoren geheizt werden.This engine can be run on a variety of fuels, as combustion does not take place in the cylinders but outside the engine. The thermal energy of the liquid is converted into mechanical energy. In addition, it can be operated by the exhaust heat and the cooling water heat of power plants, as well as the hot water from heaters or solar panels. Because the heat exchanger with its combustion chamber is located outside the engine block, it can be heated with any fuel or with hot water from heaters or solar panels.

Als Brennstoffe eignen sich insbesondere Benzin, Dieselöl, Heizöl, Kohlen, Holz und/oder brennbare Abfälle. Vorteilhaft wirkt sich aus, dass für den Betrieb des Motors keine komplizierte und aufwendige Aufbereitung des Kraftstoffes, der Verbrennung, der Zündung und der Abgase nötig ist. Außerdem kann der Motor effizient betrieben werden, ohne dass er einer großen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Weitere Vorteile sind, dass er sich leicht und kostengünstig herstellen lässt, geräuscharm läuft, sich leicht bedienen lässt und nicht viel Wartung bedarf. Das darin zirkulierende Arbeitsmittel, etwa Öl, kommt nicht mit der Verbrennung in Verbindung und verschmutzt daher nicht.Petrol, diesel oil, heating oil, coal, wood and / or combustible waste are particularly suitable as fuels. It has the advantageous effect that no complicated and expensive preparation of the fuel, combustion, ignition and exhaust gases is necessary for the operation of the engine. In addition, the engine can be operated efficiently without being exposed to a large thermal load. Other advantages are that it is easy and inexpensive to manufacture, runs quietly, is easy to use and does not require much maintenance. The working medium circulating in it, such as oil, does not communicate with the combustion and therefore does not pollute.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Im Folgenden wird nun eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Diese zeigen:

Fig. 1
den Motorblock in der Vorderansicht;
Fig. 2
den Motorblock in der Draufsicht, im Schnitt und die Anordnung der verschiedenen Aggregate;
Fig. 3
den oberen Pumpenzylinder im Schnitt;
Fig. 4
den unteren Pumpenzylinder im Schnitt bei einer ersten Position der Kolben und des Steuerschiebers;
Fig. 5
den unteren Pumpenzylinder im Schnitt bei einer zweiten Position der Kolben und des Steuerschiebers;
Fig. 6
den unteren Pumpenzylinder im Schnitt bei einer dritten Position der Kolben und des Steuerschiebers;
Fig. 7
das Kurbelgehäuse;
Fig. 8
die Kurbelwelle mit Andeutung der Schnitte A-A , B-B und C-C;
Fig. 9
den Schnitt A-A wie in Fig. 8 angedeutet;
Fig. 10
den Schnitt B-B wie in Fig. 8 angedeutet;
Fig. 11
den Schnitt C-C wie in Fig. 8 angedeutet;
Fig. 12
den Hubverstellmechanismus des Arbeitskolbens.
An embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying figures. These show:
Fig. 1
the engine block in front view;
Fig. 2
the engine block in plan view, in section and the arrangement of the various units;
Fig. 3
the upper pump cylinder in section;
Fig. 4
the lower pump cylinder in section at a first position of the piston and the spool;
Fig. 5
the lower pump cylinder in section at a second position of the piston and the spool;
Fig. 6
the lower pump cylinder in section at a third position of the piston and the spool valve;
Fig. 7
the crankcase;
Fig. 8
the crankshaft with intimation of sections AA, BB and CC;
Fig. 9
the section AA as in Fig. 8 indicated;
Fig. 10
the cut BB as in Fig. 8 indicated;
Fig. 11
the cut CC as in Fig. 8 indicated;
Fig. 12
the Hubverstellmechanismus of the working piston.

Beschreibung einer/mehrerer Ausgestaltung(en) der ErfindungDescription of one or more embodiments of the invention

Die Fig. 2 zeigt den Motorblock im Schnitt und die Anordnung der verschiedenen Aggregate.The Fig. 2 shows the engine block in section and the arrangement of the various units.

In der Folge beziehen sich die Begriffe "oben", "unten", oberer", "unterer", "rechts" und "links" sowie daraus abgeleitete Ausdrücke auf die in den Zeichnungen verwendete Orientierung und dienen der Verständlichkeit der Beschreibung. Keinesfalls soll aus diesen Begriffen auf eine bestimmte Orientierung des Motors oder Teile des selbigen in einer tatsächlichen Realisierung geschlossen werden.As a result, the terms "top," "bottom," "upper," "lower," "right," and "left," as well as terms derived therefrom, refer to the orientation used in the drawings and are intended to aid the description These terms are based on a particular orientation of the engine or parts of the same in an actual implementation.

Bewegt sich der Kolben 19 des oberen Pumpenzylinders 1 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt, so entsteht eine Volumenvergrößerung oberhalb des Kolbens 19 des oberen Pumpenzylinders 1 und eine Volumenverkleinerung unterhalb des Kolbens 20 des unteren Pumpenzylinders 3. Durch diese Volumenvergrößerung oberhalb des Kolbens 19 des Pumpenzylinders 1 wird Flüssigkeit über das Ansaugventil 23, den Kühler 14, über den vom Steuerschieber 11 freigegebenen Querschnitt zur Gewindebohrung 33 für Auslassleitung unten in den oberen Teil des Pumpenzylinders 1 angesaugt (siehe auch Fig. 5). Die angesaugte Flüssigkeit besitzt eine niedrige Temperatur, da ihr Wärme im Kühler 14 entzogen wurde. Gleichzeitig befördert der Kolben 19 des oberen Pumpenzylinders 1 die Flüssigkeit, die sich unterhalb des oberen Pumpenzylinderkolbens 1 befindet, über das Auslassventil 26 und die Auslassleitung 12 in den Wärmetauscher mit seiner Brennkammer 9. Hier wird die Flüssigkeit erhitzt (z.B. durch einen Ölbrenner, oder eine andere Wärmequelle) und über die Leitung 10 und die entsprechende Stellung des Schiebers 11 in den oberen Zylinderteil des unteren Pumpenzylinders 3 befördert. Da das Volumen der beiden Pumpenzylinder identisch ist, wird der durch die Erhitzung entstandene Volumenzuwachs der Flüssigkeit über die Bohrung 31 vom Pumpenzylinder in den Arbeitszylinder oben in den Arbeitszylinder 4 gedrückt. Der Kolben mit Kolbenstange 29 des Arbeitszylinders bewegt sich somit vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt und überträgt die resultierende Kraft auf die Kurbelwelle 5.If the piston 19 of the upper pump cylinder 1 moves from top dead center to bottom dead center, an increase in volume occurs above the piston 19 of the upper pump cylinder 1 and a reduction in volume below the piston 20 of the lower pump cylinder 3. By this volume increase above the piston 19 of the pump cylinder 1 Liquid is sucked via the intake valve 23, the radiator 14, via the released from the spool 11 cross-section to the threaded hole 33 for outlet line down into the upper part of the pump cylinder 1 (see also Fig. 5 ). The sucked liquid has a low temperature because its heat in the cooler 14 has been removed. Simultaneously, the piston 19 of the upper pump cylinder 1 conveys the liquid, which is located below the upper pump cylinder piston 1, via the outlet valve 26 and the outlet 12 into the heat exchanger with its combustion chamber 9. Here, the liquid is heated (eg by an oil burner, or a another heat source) and conveyed via the line 10 and the corresponding position of the slide 11 in the upper cylinder part of the lower pump cylinder 3. Since the volume of the two pump cylinders is identical, the volume increase of the liquid resulting from the heating via the bore 31 from the pump cylinder into the Working cylinder pressed up in the working cylinder 4. The piston with piston rod 29 of the working cylinder thus moves from top dead center to bottom dead center and transmits the resulting force to the crankshaft. 5

Bewegt sich der Kolben 19 des oberen Pumpenzylinders 1 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt, so entsteht eine Volumenvergrößerung unterhalb des Kolbens des oberen Pumpenzylinders und eine Volumenverkleinerung oberhalb des Kolbens 20 des unteren Pumpenzylinders 3. Die weiteren Vorgänge verlaufen analog der beschriebenen Arbeitsweise bei der Bewegung des Kolbens 19 des oberen Pumpenzylinders 1 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt.If the piston 19 of the upper pump cylinder 1 moves from bottom dead center to top dead center, the result is an increase in volume below the piston of the upper pump cylinder and a reduction in volume above the piston 20 of the lower pump cylinder 3. The other processes are analogous to the described operation in the movement of the Piston 19 of the upper pump cylinder 1 from top dead center to bottom dead center.

Der Kolbenhub des Arbeitszylinders lässt sich stufenlos einstellen, um Volumenschwankungen die durch Temperaturunterschiede entstehen, auszugleichen. Die Einstellung erfolgt durch den Stellmotor 7 mit seiner Schiebestange auf den Verstellmechanismus 6.The piston stroke of the working cylinder can be infinitely adjusted to compensate for volume fluctuations caused by temperature differences. The adjustment is made by the servomotor 7 with its push rod on the adjustment mechanism. 6

Der Steuerschieber wird von der Kurbelwelle 5 über einen Exzenter gesteuert.The spool is controlled by the crankshaft 5 via an eccentric.

In den Flüssigkeitskreislauf ist ein Ausgleichbehälter 18 eingebaut um die durch den Temperaturunterschied bedingten Volumenschwankungen auszugleichen. Zwischen den beiden Pumpenzylindern befindet sich eine Wärmeisolierplatte 2 um Wärmeverluste zu vermeiden.In the liquid circuit, a surge tank 18 is installed to compensate for the caused by the temperature difference volume fluctuations. Between the two pump cylinders is a heat insulating 2 to avoid heat loss.

Da der Kolben 19 des oberen Pumpenzylinders 1 mit dem Kolben 20 des unteren Pumpenzylinders 3 durch eine gemeinsame Kolbenstange 17 verbunden ist, heben die sich durch den Druck entstehenden Kolbenkräfte gegenseitig auf, so dass die Kurbelwelle nur geringfügig belastet wird. Dadurch entsteht auch kein hoher seitlicher Druck auf die Kolbenstange wenn die Pleuelstange 43 ihren größten Ausschlag hat. Die Kurbelwelle 5 wird bloß durch das Pumpen der Flüssigkeit und die Reibungswiderstände belastet.Since the piston 19 of the upper pump cylinder 1 is connected to the piston 20 of the lower pump cylinder 3 by a common piston rod 17, the piston forces resulting from the pressure cancel each other, so that the crankshaft is only slightly loaded. This also creates no high lateral pressure on the piston rod when the connecting rod 43 has its largest rash. The crankshaft 5 is loaded only by the pumping of the liquid and the frictional resistances.

Dem großen Massenausgleich dieses Motors könnte man entgegenwirken durch die Anordnung von drei oder mehreren Zylinderblöcken in Sternenform. Auch könnte man in dem Fall auf einen Anlasser verzichten, weil bei dieser Anordnung immer mindestens eine Pleuelstange sich nicht in einem Totpunkt befindet und somit ihre Kraft abgeben kann um den Motor in Bewegung zu setzen. In diesem Falle müsste man aber den Steuerschieber durch Ventile, welche von einer Nockenwelle gesteuert würden ersetzen, denn ein Steuergerät hat immer ein wenig Lecköl, und dies würde den Anlauf behindern.The large mass balance of this engine could be counteracted by the arrangement of three or more cylinder blocks in star shape. Also, you could do without a starter in the case, because in this arrangement always at least one connecting rod is not in a dead center and thus can give up their power to set the engine in motion. In this case, but you would have the spool valve by which would be controlled by a camshaft replace, because a control unit always has a little leak oil, and this would hinder the startup.

Fig. 4 zeigt den unteren Pumpenzylinder 3 im Schnitt. Auf dieser Zeichnung stehen die Kolben des Pumpenzylinders und des Arbeitszylinders im oberen Totpunkt und der Steuerschieber 11 nimmt seine Mittelstellung ein. Der Steuerschieber 11 hat eine kleine positive Überdeckung der Steuerzeiten und er schließt den Einlasskanal ganz kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens, damit der ganz hohe Druck sich abbaut bevor er den Auslasskanal öffnet. Fig. 4 shows the lower pump cylinder 3 in section. In this drawing, the piston of the pump cylinder and the working cylinder are at top dead center and the spool 11 assumes its center position. The spool 11 has a small positive overlap of the timing and closes the inlet duct just before the top dead center of the piston, so that the very high pressure is released before it opens the outlet channel.

In Fig. 5 stehen die Kolben des Pumpenzylinders und des Arbeitzylinders in der Mitte des Hubes und bewegen sich nach unten. Der Steuerschieber steht in der unteren Position. Man erkennt die Auslasskanäle 33 und 32 sowie die Einlasskanäle 35 und 31 der Flüssigkeit welche durch Pfeile gekennzeichnet sind.In Fig. 5 The pistons of the pump cylinder and the working cylinder are in the middle of the stroke and move down. The spool is in the lower position. It can be seen the outlet channels 33 and 32 and the inlet channels 35 and 31 of the liquid which are indicated by arrows.

In Fig. 6 stehen die Kolben des Pumpenzylinders und des Arbeitszylinders in der Mitte des Hubes und bewegen sich nach oben. Der Steuerschieber steht in der oberen Position. Man erkennt die Auslasskanäle 37 und 31 sowie die Einlasskanäle 35 und 32 der Flüssigkeit welche durch Pfeile gekennzeichnet sind.In Fig. 6 The pistons of the pump cylinder and the working cylinder are in the middle of the stroke and move upwards. The spool is in the up position. It can be seen the outlet channels 37 and 31 and the inlet channels 35 and 32 of the liquid which are indicated by arrows.

Fig. 12 zeigt den Hubverstellmechanismus sowie einen Teilschnitt in der äußeren Exzentermuffe 46. Der Hubverstellmechanismus besteht hauptsächlich aus der äußeren Exzentermuffe 46 und der inneren Exzentermuffe 47. Die innere Exzentermuffe ist mit einer Schrägverzahnung auf der Innenseite von 15 Grad mit der Kurbelwelle verbunden. Fig. 12 The Hubverstellmechanismus consists mainly of the outer eccentric sleeve 46 and the inner eccentric sleeve 47. The inner eccentric sleeve is connected to a helical toothing on the inside of 15 degrees with the crankshaft.

Durch den Teilschnitt in der äußeren Exzentermuffe erkennt man die Schrägverzahnung 49 auf der Kurbelwelle. Außerdem besitzt die innere Exzentermuffe 47 auf ihrer Außenseite eine Schrägverzahnung 48 von 30 Grad. Die äußere Exzentermuffe 46 hat auf ihrer Innenseite hat eine Schrägverzahnung von 30 Grad und ist zwischen zwei Ringen 50 drehbar auf der Kurbelwelle befestigt. Die innere Exzentermuffe 47 greift mit ihren inneren Zähnen in die Zähne der Kurbelwelle 5 und mit den äußeren Zähnen in die Zähne der äußeren Exzentermuffe 46. Wenn man jetzt die innere Exzentermuffe 47 nach oben bewegt, dann dreht sie sich nach rechts und die äußere Exzentermuffe 46 dreht sich nach links, wodurch die Exzentrizität der äußeren Exzentermuffe 46 bezogen auf die Drehachse der Kurbelwelle 5 - und somit auch der Hub des Arbeitskolbens 29 - stufenlos veränderbar ist. Dieser Mechanismus wurde gewählt damit der Pumpenkolben und der Arbeitskolben immer zusammen im unteren oder im oberen Totpunkt gleichzeitig ankommen. Durch die Bewegung der inneren Exzentermuffe 47 durch den Stellmotor 7 lässt sich der Hub des Arbeitskolbens stufenlos einstellen. Bei hohem Temperaturunterschied der Flüssigkeit und somit auch hohem Volumenzuwachs muss der Hub des Arbeitskolbens hoch eingestellt sein und bei niedrigem Temperaturunterschied entsprechend kleiner.Due to the partial section in the outer eccentric sleeve can be seen the helical teeth 49 on the crankshaft. In addition, the inner eccentric sleeve 47 has on its outside a helical toothing 48 of 30 degrees. The outer eccentric sleeve 46 has on its inside has a helical toothing of 30 degrees and is rotatably mounted between two rings 50 on the crankshaft. The inner eccentric sleeve 47 engages with its internal teeth in the teeth of the crankshaft 5 and with the outer teeth in the teeth of the outer eccentric sleeve 46. Now, if the inner eccentric sleeve 47 moves upward, then it rotates to the right and the outer eccentric sleeve 46th turns to the left, whereby the eccentricity of the outer eccentric sleeve 46 relative to the axis of rotation of the crankshaft 5 - and thus also the stroke of the working piston 29 - is continuously variable. This mechanism was chosen so that the pump piston and the working piston always arrive together at the bottom or top dead center at the same time. By the movement of the inner eccentric sleeve 47 by the servomotor 7, the stroke of the working piston can be adjusted continuously. At high temperature difference of the liquid and thus also high volume increase, the stroke of the working piston must be set high and at low temperature difference correspondingly smaller.

Zeichenerklärung:Explanations:

11
oberer Pumpenzylinderupper pump cylinder
22
Wärmeisolierplattethermal insulation panel
33
unterer Pumpenzylinderlower pump cylinder
44
Arbeitszylinderworking cylinder
55
Kurbelwellecrankshaft
66
Hubverstellmechanismus des ArbeitskolbensHubverstellmechanismus of the working piston
77
Stellmotor für den HubverstellmechanismusServomotor for the stroke adjustment mechanism
88th
Brenner für Wärmetauscher mit BrennkammerBurner for heat exchanger with combustion chamber
99
Wärmetauscher mit BrennkammerHeat exchanger with combustion chamber
1010
Leitung vom Wärmetauscher zum SteuerschieberLine from the heat exchanger to the spool valve
1111
Steuerschieberspool
1212
Leitung vom oberen Pumpenzylinder zum WärmetauscherLine from the upper pump cylinder to the heat exchanger
1313
Abgasrohr der BrennkammerExhaust pipe of the combustion chamber
1414
Kühlercooler
1515
Leitung vom unteren Pumpenzylinder zum KühlerLine from the lower pump cylinder to the cooler
1616
Ansaugleitung vom Kühler zum oberen PumpenzylinderSuction line from the radiator to the upper pump cylinder
1717
Kolbenstange von den beiden Kolben der PumpenzylindernPiston rod from the two pistons of the pump cylinders
1818
AusgleichbehälterReservoirs
1919
Kolben des oberen PumpenzylindersPiston of the upper pump cylinder
2020
Kolben des unteren PumpenzylindersPiston of the lower pump cylinder
2121
Hülse der KolbenstangeSleeve of the piston rod
2222
Ansaugbohrung vom oberen Pumpenzylinder zum Ventilgehäuse obenSuction hole from the upper pump cylinder to the valve housing at the top
2323
Ansaugventil des oberen Pumpenzylinders obenIntake valve of the upper pump cylinder above
2424
Gewindebohrung für AnsaugleitungThreaded hole for suction line
2525
Deckel für oberen PumpenzylinderCover for upper pump cylinder
2626
Auslassventil des oberen Pumpenzylinders untenExhaust valve of upper pump cylinder below
2727
Gewindebohrung für Auslassleitung vom oberen PumpenzylinderTapped hole for outlet line from upper pump cylinder
2828
Auslassbohrung vom Pumpenzylinder in das Ventilgehäuse obenOutlet bore from the pump cylinder into the valve body at the top
2929
Arbeitskolben mit Kolbenstange des ArbeitszylindersWorking piston with piston rod of the working cylinder
3030
Deckel vom unteren PumpenzylinderCover from the lower pump cylinder
3131
Bohrung vom unteren Pumpenzylinder in den Arbeitszylinder obenDrill from the lower pump cylinder into the working cylinder above
3232
Bohrung vom unteren Pumpenzylinder in den Arbeitszylinder untenDrill from the lower pump cylinder into the working cylinder below
3333
Gewindebohrung für Auslassleitung unten vom unteren PumpenzylinderTapped hole for discharge line at the bottom of the lower pump cylinder
3434
Auslassbohrung vom unteren Pumpenzylinder zum Steuerschieber untenOutlet bore from the lower pump cylinder to the spool below
3535
Gewindebohrung für Einlassleitung zum SteuerschieberThreaded hole for inlet line to the spool valve
3636
Auslassbohrung vom unteren Pumpenzylinder zum Steuerschieber obenOutlet bore from lower pump cylinder to spool top
3737
Gewindebohrung für Auslassleitung oben vom unteren PumpenzylinderTapped hole for top outlet from lower pump cylinder
3838
Kurbelgehäusecrankcase
3939
Deckel vom KurbelwellenlagerCover from crankshaft bearing
4040
Pleuelstange des ArbeitskolbensConnecting rod of the working piston
4141
Hubverstellmechanismus für ArbeitskolbenHubverstellmechanismus for working piston
4242
Schieber mit Hebel für HubverstellmechanismusSlider with lever for stroke adjustment mechanism
4343
Pleuelstange von den Kolben der PumpenzylindernConnecting rod from the pistons of the pump cylinders
4444
Schwungradflywheel
4545
Pleuelstange des SteuerschiebersConnecting rod of the spool
4646
äußere Muffe des Hubverstellmechanismusouter sleeve of Hubverstellmechanismus
4747
innere Muffe des Hubverstellmechanismusinner sleeve of Hubverstellmechanismus
4848
Schrägverzahnung auf der Außenseite der inneren Muffe des Hubverstell-mechanismusHelical toothing on the outside of the inner sleeve of the Hubverstell- mechanism
4949
Schrägverzahnung auf der KurbelwelleHelical toothing on the crankshaft
5050
Halteringeretaining rings
5151
Exzenternocken des SteuerschiebersEccentric cam of the spool
5252
Ansaugbohrung vom oberen Pumpenzylinder zum Ventilgehäuse untenSuction hole from the upper pump cylinder to the valve housing below

Claims (4)

Verbrennungsmotor mit äußerer Verbrennung, in welchem über einen Pumpenzylinder, der sich aus einem oberen Pumpenzylinder (1) und einem unteren Pumpenzylinder (3) zusammensetzt, eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf, abwechselnd in einen erwärmten Abschnitt und in einen gekühlten Abschnitt des geschlossenen Kreislaufs befördert wird, wobei die jeweilige Volumenzunahme der Flüssigkeit bei der Erwärmung zum Antrieb eines Arbeitskolbens (29) genutzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Arbeitskolbens (29) stufenlos einstellbar ist.An external combustion engine in which fluid is circulated in a closed circuit alternately into a heated section and into a cooled section of the closed circuit via a pump cylinder composed of an upper pump cylinder (1) and a lower pump cylinder (3) is, wherein the respective volume increase of the liquid is used in the heating to drive a working piston (29),
characterized in that the stroke of the working piston (29) is infinitely adjustable. Verbrennungsmotor mit äußerer Verbrennung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (29) und ein Pumpkolben, der sich aus dem Kolben des oberen Pumpenzylinders (1) und dem Kolben des unteren Pumpenzylinders (3) zusammensetzt auf einer gemeinsamen Kurbelwelle (5) angeordnet sind.An external combustion engine according to claim 1, characterized in that the working piston (29) and a pumping piston composed of the piston of the upper pump cylinder (1) and the piston of the lower pump cylinder (3) are mounted on a common crankshaft (5). are arranged. Verbrennungsmotor mit äußerer Verbrennung, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass er mit jedem Brennstoff betrieben werden kann.An external combustion engine according to claim 1, characterized in that it can be operated with any fuel. Verbrennungsmotor mit äußerer Verbrennung, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass er mit jeder Wärmequelle betrieben werden kann.An external combustion engine according to claim 1, characterized in that it can be operated with any heat source.
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