EP2432973A2 - Dampfkreisprozessvorrichtung und verfahren zur steuerung derselben - Google Patents

Dampfkreisprozessvorrichtung und verfahren zur steuerung derselben

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Publication number
EP2432973A2
EP2432973A2 EP09777252A EP09777252A EP2432973A2 EP 2432973 A2 EP2432973 A2 EP 2432973A2 EP 09777252 A EP09777252 A EP 09777252A EP 09777252 A EP09777252 A EP 09777252A EP 2432973 A2 EP2432973 A2 EP 2432973A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working fluid
expander
evaporator
liquid
flow
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09777252A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Berger
Michael Bucher
Christian Bausch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SteamDrive GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2432973A2 publication Critical patent/EP2432973A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F01K15/00—Adaptations of plants for special use
    • F01K15/02—Adaptations of plants for special use for driving vehicles, e.g. locomotives
    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/04—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines with dump valves to by-pass stages

Definitions

  • the invention relates to a steam cycle device and a method for controlling the same, wherein the steam cycle device in particular forms part of a vehicle drive or auxiliary drive in a vehicle.
  • Steam cycle processes for example a Clausius-Rankine process, for generating mechanical power from a heat flow are known and can be driven, for example, by a separate burner unit in a combined heat and power device.
  • steam cycle processing devices are preferably used to use waste heat of an internal combustion engine, depending on the choice of the working fluid and the temperature control of the steam cycle as heat sources of the cooling water flow of the internal combustion engine or preferably their exhaust gas flow serve.
  • the CH 171813 describes a steam power plant with a steam cycle, in which, viewed in the flow direction of the working fluid, the following components are arranged one behind the other: a feed pump, an evaporator, a
  • a shut-off valve is arranged, by means of which the influx of vaporized working fluid to the steam turbine can be completely interrupted.
  • a first bypass is provided downstream of the feed pump.
  • a second bypass is provided by means of which vaporous working fluid can be conducted past the steam turbine. Both bypasses can be connected to one another in a flow-conducting manner via corresponding control valves.
  • the second bypass is always opened when the shut-off valve is closed in the supply line to the steam turbine and the steam turbine is to be stopped or when pressure peaks occur in the steam cycle as a result of closing the shut-off valve. Since in the case of closing the shut-off valve evaporated working fluid would rest in the supply line, the superheater would be destroyed due to the ever increasing heat input - because the heat energy to overheat the steam is not transmitted to the flowing working fluid and discharged from this. For this reason, when closing the shut-off valve, the control valves in the first and second
  • the vaporized, bypassed working medium thereby collapses in the connecting line and is then fed via the second bypass to the condenser for further removal of heat.
  • the two bypasses thus provide only a safety device to prevent the destruction of the superheater and continue to serve to reduce pressure peaks in the circuit due to the closing of the valve in the live steam supply to the expander. With this arrangement, no power control of the expander is expressly provided.
  • Bypass lines restrictor to maintain the pressure drop across the pump. Due to the design of the disclosed bypass lines in the case of the opening of the bypass line, only a pressure peak degraded, so that the disclosed device does not allow control of the volume flow and / or pressure of the working fluid in the supply line to the evaporator along a setpoint curve, instead, the measures described above are taken only in the case of overpressure. The same applies to the pump device in the supply line to the burner.
  • the published patent application DE 195 24 171 A1 describes a low-temperature engine (refrigerating machine) for driving working machines with a gas as working fluid.
  • liquid gas is conveyed by means of a pump and fed to an evaporator.
  • the vaporized gas performs work in a flash machine and is subsequently cooled and liquefied in a flash (condenser).
  • the liquefied working fluid is then fed to a fluid collector (tank) and conveyed from there via the pump again.
  • a bypass is provided, seen in the flow direction of the working fluid behind the pump, branches off a part of the liquid working fluid and this the already relaxed, cooled and thus liquid working fluid flowing from the condenser, supplies.
  • a portion of the working fluid flowing out of the pump is supplied directly to the fluid collector.
  • the working fluid pump rotatably from the
  • the working fluid pump runs in response to the internal combustion engine speed, so that the funded working fluid flow is proportional to the speed of the internal combustion engine.
  • the working fluid pump runs in response to the internal combustion engine speed, so that the funded working fluid flow is proportional to the speed of the internal combustion engine.
  • correspondingly larger-sized pumps are used.
  • this also means that due to the torsionally rigid coupling at maximum speeds of the engine, a correspondingly high working medium volume flow to the evaporator is generated.
  • the subsidized by the working fluid pump Working medium volume flow is thus significantly greater than the required volume flow for the evaporator or the expander.
  • the invention has for its object to provide a Dampf Vietnamese remedies and a method for controlling the same, which make it possible, especially for applications in a motor vehicle or its drive train, the capacitor smaller and lighter than previously run.
  • a separate, variable-speed adjustable drive machine for the working fluid pump and yet the delivery volume of the evaporator or expander supplied working fluid for the purpose of power adjustment made variable, or the pressure of the working fluid in the supply line to the evaporator can be adjusted according to a target specification ,
  • a structurally and production-technically simple solution is sought, which takes up a small space and also works energy-efficient.
  • the inventors have recognized that by branching off at least part of the working medium volume flow upstream of the working medium pump and feeding the diverted part to the working fluid leaving the expander downstream, reduces the abriosfiguration and the capacitor can be structurally made smaller.
  • a steam cycle device comprises a reservoir for a liquid working fluid and an evaporator in which the working fluid is vaporized by supplying heat, the vaporous working fluid being fed to an expander for relaxation and mechanical work and subsequently liquefied in a condenser communicating with the reservoir stands.
  • a working fluid pump for supplying working fluid from the reservoir to the evaporator is provided. In this case, in the working fluid flow direction before or in the region of the condenser, liquid working fluid is supplied to the working fluid emerging from the expander.
  • the invention can be used particularly advantageously in motor vehicles, especially rail, truck or passenger cars, it is also conceivable to use the steam cycle apparatus according to the invention or the control method according to the invention in other mobile devices or stationary systems, in particular for exhaust gas energy recovery in industrial plants.
  • the expander could then be used to drive aggregates.
  • bypass line for supplying the liquid working fluid is provided, which establishes a connection between an output side of the working fluid pump and an input side of the capacitor.
  • the bypass line for example, open directly in the pressure chamber of the working fluid pump, so be disposed within the working fluid pump or in a connecting line to the evaporator.
  • the other end of the bypass line may open directly in the condenser or in a line in the working direction before the condenser.
  • bypass line opens with its one end in a line between the expander and the condenser.
  • an orifice may for example be designed as a T-shaped connecting pipe. But other forms are conceivable.
  • bypass line opens with its one end directly in the expander.
  • the mouth can, for example, in
  • Outlet area so be provided downstream of the expansion space of the expander, so that the supply of liquid, passed by the evaporator working fluid takes place in the expander.
  • the working medium supplied via the bypass line to the outlet of the expander or to the inlet of the condenser is essentially in a (single) physical state, namely the liquid state.
  • a single state of aggregation means that it is assumed that the state variables of the working medium can not change suddenly, as described e.g. in the case of cavity.
  • the mixture of the liquid phase of the branched off via the bypass line working fluid with the vaporous phase of the exhaust steam of the expander takes place only in the exhaust steam of the expander leading line or in the condenser.
  • the supply of liquid, diverted from the evaporator working fluid to the expander leaving, usually completely vaporous working fluid has the advantage that the steam is condensed or at least partially liquefied.
  • the collapse of the vapor at the point of supply of the liquid working fluid results in an improved heat transfer and a reduced volume of working fluid flowing from the expander into the condenser, so that the heat transfer surface can be made smaller to dissipate the waste heat in the condenser.
  • at least the same amount of heat as in conventional larger capacitors without supply of liquid working fluid can be dissipated in the capacitor despite smaller dimensions.
  • the liquid surface of the liquid working medium is increased.
  • An enlargement of the liquid surface can be done for example by atomizing the branched liquid working medium.
  • air can be supplied to the liquid working medium in the manner of an aerosol, so that a spray mist is formed.
  • Such atomization can be done for example by means of a Venturi nozzle.
  • the liquid working fluid can be transferred through a suitable nozzle in a kind of spray.
  • the advantage of atomization also lies in the fact that the working fluid leaving the expander is better mixed with the supplied liquid working fluid.
  • a controllable valve may be provided, by means of which the pressure and / or flow rate of the working medium in the supply line to the evaporator (indirectly) is controlled / controlled.
  • the amount of working fluid, ie, the volume flow of the (liquid) working medium flowing into the evaporator is varied as a function of the temperature of the (vaporous) working medium leaving the evaporator, by diverting a certain partial volume flow of liquid working fluid, bypassing the evaporator and bypassing the evaporator, the outlet of the expander or the inlet of the capacitor is supplied.
  • the diverted volume flow can be adjusted, for example, by changing the opening cross-section of the controllable valve.
  • the opening cross section of the valve in the bypass line is varied as a function of the temperature of the working fluid leaving the evaporator in order to evaporate more or less liquid working fluid.
  • an inflow control ie an indirect Adjustment of the pressure or volume flow of the vaporized working fluid as a function of the liquid working medium achieved.
  • these sensors can be in the evaporator, expander or the corresponding
  • the pressure and / or volume flow of the vaporous working medium produced in the evaporator can be adjusted or varied to the expander depending on the power requirement on the expander.
  • the volume flow and / or pressure profile of the working fluid in the supply line to the evaporator (and thus the flow and / or pressure profile of the vaporized working medium to the expander) follow a predetermined setpoint curve, which can be adjusted via the control / regulating device.
  • Internal combustion engine can be optimally used. For example, at an operating point of the internal combustion engine in which relatively much heat is obtained (high engine load, high engine speed) of bypassed via the bypass liquid working fluid flow to the expander emerging from the working medium (steam) are supplied, whereby the vapor collapses and liquefied.
  • Such a regulation / control can preferably always, ie during operation of the internal combustion engine and especially when relatively particularly much waste heat, take place.
  • the working medium volume flow conveyed by the working medium pump varies independently of a desired value for the pressure and / or the volume flow of the working medium to the evaporator, and the working medium volume flow supplied to the evaporator and / or expander is regulated and / or controlled by a part of the working medium volume flow from the working fluid pump is supplied to the emerging from the expander working fluid and thus does not enter the evaporator.
  • FIG. 1 schematically simplifies an embodiment of a steam cycle device according to the invention.
  • Figure 2 shows a further embodiment of an inventive
  • FIG. 1 shows schematically the basic components of a steam cycle device.
  • a working fluid pump 1 to the evaporator 2.
  • the evaporator 2 the evaporation of the working fluid, wherein the necessary for this thermal energy is supplied from a burner unit, not shown in detail.
  • the steam cycle device is part of a vehicle drive with an internal combustion engine whose waste heat heats the working fluid in the evaporator 2.
  • the exhaust gases of an internal combustion engine come into consideration, wherein the components necessary for the simplification of the representation are not shown in detail in Figure 1.
  • the evaporator 2 can be constructed in several stages, in particular, a superheating unit for the vapor phase can be provided.
  • the working fluid is supplied in the vapor state from the evaporator 2 to the expander 3 via a line 8 in which this performs mechanical work under relaxation. Following the expander 3, the working fluid in the condenser 4 is liquefied and returned to the reservoir 5.
  • the expander 3 which can also be generally referred to as a steam-driven engine, is designed, for example, as a piston engine, steam turbine or centrifugal machine.
  • an internal gear pump is used, the speed of which is set independently of the volume flow specification in the supply line to the evaporator 2.
  • a bypass line 7 which opens with its one end in the condenser 4 and thus mixes liquid working fluid with the flowing from the expander 3 in the condenser 4 vaporous working fluid.
  • the bypass line 7 comprises a valve 6, which may be designed, for example, as a controlled overflow valve or pressure relief valve. It may also be an electrically, electromagnetically, pneumatically or mechanically operable Proportional valve act.
  • the valve 6 can be actuated, for example, by a central control unit, such as an on-board computer.
  • suitable sensors may be arranged for receiving pressure in the valve 6 and / or in the bypass line 7, which send signals for control or control to a central control unit.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a steam cycle device according to the invention, wherein the same reference numerals as in FIG. 1 are used for matching components.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a steam cycle device according to the invention, wherein the same reference numerals as in FIG. 1 are used for matching components.
  • Embodiment empties the bypass line 7 in a line 8, which expander 3 and capacitor 4 connects working medium conducting each other.
  • the bypass line 7 discharges directly into the line 8 leading from the expander 3, where the liquid phase from the bypass line 7 mixes with the substantially vaporous phase of the working medium (exhaust steam from the expander 3).
  • the connection point can be designed, for example, as a T-shaped connecting tube.
  • a nozzle may be provided which atomizes the liquid working fluid from the bypass line 7.
  • the nozzle may also be arranged in the bypass line 7. Through the nozzle should a
  • Atomization can be carried out, for example, by sucking in or supplying air, such as ambient air. It is of course also conceivable to apply the branched liquid working fluid from the bypass line 7 in the connecting pipe or in the feed line by wetting on the inner sides of the line 8 or the connecting pipe.
  • the working fluid is at the outlet of the working fluid pump 1 or downstream of the working fluid pump 1, before or in the area branched off the evaporator 2 and fed to the vaporous working fluid of the expander 3 for cooling.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dampfkreisprozessvorrichtung, umfassend ein Reservoir für ein flüssiges Arbeitsmittel; einen Verdampfer, in dem das Arbeitsmittel durch Wärmezufuhr verdampft wird, wobei das dampfförmige Arbeitsmittel einem Expander zur Entspannung und Verrichtung mechanischer Arbeit zugeführt und nachfolgend in einem Kondensator verflüssigt wird, der mit dem Reservoir in Verbindung steht; eine Arbeitsmittelpumpe zur Zufuhr von Arbeitsmittel aus dem Reservoir zum Verdampfer. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Arbeitsmittelflussrichtung vor oder im Bereich des Kondensators flüssiges Arbeitsmittel dem aus dem Expander austretendem Arbeitsmittel zugeführt wird.

Description

Dampfkreisprozessvorrichtung und Verfahren zur Steuerung derselben
Die Erfindung betrifft eine Dampfkreisprozessvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung derselben, wobei die Dampfkreisprozessvorrichtung insbesondere einen Teil eines Fahrzeugantriebes beziehungsweise eines Hilfsgetriebeantriebes in einem Fahrzeug bildet.
Dampfkreisprozesse, beispielsweise ein Clausius-Rankine-Prozess, zur Erzeugung mechanischer Leistung aus einem Wärmestrom sind bekannt und können beispielsweise durch eine separate Brennereinheit in einer Kraft- Wärmekopplungs-Einrichtung angetrieben werden. Für Fahrzeuge werden Dampfkreisprozessvorrichtungen bevorzugt zur Nutzung von Abwärme einer Verbrennungskraftmaschine verwendet, wobei je nach Wahl des Arbeitsmittels und der Temperaturführung des Dampfkreisprozesses als Wärmequellen der Kühlwasserstrom der Verbrennungskraftmaschine oder bevorzugt deren Abgasstrom dienen.
Die CH 171813 beschreibt eine Dampfkraftanlage mit einem Dampfkreislauf, in dem in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels gesehen folgende Bauelemente hintereinander angeordnet sind: eine Speisepumpe, ein Verdampfer, ein
Überhitzer, eine Dampfturbine, ein Kondensator sowie ein Arbeitsmittelbehälter. In Strömungsrichtung vor der Dampfturbine ist ein Absperrventil angeordnet, mittels dem der Zustrom an verdampften Arbeitsmittel zur Dampfturbine vollkommen unterbrochen werden kann. Stromab der Speisepumpe ist ein erster Bypass zum Abzweigen eines Teilstroms an flüssigem Arbeitsmittel vorgesehen. Weiterhin ist ein zweiter Bypass vorhanden, mittels dem dampfförmiges Arbeitsmittel an der Dampfturbine vorbeigeleitet werden kann. Beide Bypässe sind über entsprechende Steuerventile strömungsleitend miteinander verbindbar. Dabei wird der zweite Bypass immer dann geöffnet, wenn das Absperrventil in der Zuleitung zur Dampfturbine geschlossen wird und die Dampfturbine stillgesetzt werden soll oder wenn Druckspitzen im Dampfkreislauf infolge des Schließens des Absperrventils auftreten. Da im Fall des Schließens des Absperrventils das verdampfte Arbeitsmittel in der Zuleitung ruhen würde, würde der Überhitzer aufgrund des stetig steigenden Wärmeeintrags zerstört werden - denn die Wärmeenergie zum Überhitzen des Dampfes wird nicht an das strömende Arbeitsmittel übertragen und von diesem abgeführt. Aus diesem Grund werden beim Schließen des Absperrventils die Steuerventile im ersten und zweiten
Bypass derart geschaltet, dass das verdampfte Arbeitsmedium in Bewegung bleibt (strömt) und um die Dampfturbine herumgeleitet wird. Gleichzeitig wird Fall durch Öffnen entsprechender Steuerventile flüssiges Arbeitsmedium aus dem ersten Bypass stromab der Speisepumpe dem verdampften, an der Dampfturbine vorbeigeführten Arbeitsmittel zur Kühlung in der Verbindungsleitung beider Bypässe zugeführt. Das verdampfte, vorbeigeführte Arbeitsmedium kollabiert hierbei in der Verbindungsleitung und wird anschließend über den zweiten Bypass dem Kondensator zum weiteren Entziehen von Wärme zugeführt. Die beiden Bypässe stellen somit lediglich eine Sicherheitseinrichtung zum Verhindern der Zerstörung des Überhitzers und dienen weiterhin dem Vermindern von Druckspitzen im Kreislauf infolge des Schließens des Ventils in der Frischdampfzuleitung zum Expander. Mit dieser Anordnung wird ausdrücklich keine Leistungsregelung des Expanders zur Verfügung gestellt.
Zur Leistungssteuerung von Dampfkreisprozessen wird durch die DE 102 29 250 A1 eine Regelung des Volumenstroms des Arbeitsmittels zum Verdampfer vorgeschlagen. Dies setzt eine Arbeitsmittelpumpe mit variablem Fördervolumen voraus, um einen vorgegebenen Volumenstrom- und/oder Drucksollwert für das Arbeitsmittel in der Zuleitung zum Verdampfer einzustellen. Zur Realisierung dieser Vorgabe kann der Arbeitsmittelpumpe ein drehzahlvariabler Antrieb zugeordnet werden, was für eine elektrisch betriebene Pumpe einen Elektromotor notwendig macht, der jedoch für einen Fahrzeugantrieb aufgrund des erforderlichen Bauraumerfordemisses nachteilig ist. Ferner stellt dieser einen zusätzlichen elektrischen Verbraucher dar. Ist die Dampfkreisprozessvorrichtung Teil eines Fahrzeugantriebs mit einer Verbrennungskraftmaschine, so kann alternativ die Arbeitsmittelpumpe mittels einer Regelkupplung drehzahlvariabel von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Allerdings ist auch diese Lösung konstruktiv aufwendig, hinsichtlich des Wirkungsgrades ungünstig und erfordert Bauraum für die zusätzliche Regelkupplung.
Weitere Steuerungen für den Volumenstrom des Arbeitsmittels in der Zuleitung zum Verdampfer sind aus der US 4,573,323 und der US 4,020,637 bekannt. Aus der erstgenannten Druckschrift geht eine Anordnung mehrerer Pumpen hervor, die Arbeitsmittel aus einem Reservoir beziehungsweise aus einem Zwischenbehälter entnehmen, der zwischen einem Verdampfer und einem Überhitzer für die Dampfphase des Arbeitsmittels angeordnet ist. Eine dieser Pumpen ist als steuerbare Injektor-Pumpe ausgebildet, die einer mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Pumpe vorgelagert ist, deren Fördervolumen eine Funktion der eingangs-zu-ausgangsseitigen Druckdifferenz ist. Je nach Einstellung der Injektor- Pumpe wird entweder Arbeitsmittel aus dem Zwischenbehälter oder dem Reservoir der nachfolgenden Pumpe zugeführt. Mit dieser insbesondere für die Betriebsaufnahme des Dampfkreisprozesses vorgesehenen Vorrichtung ist es nicht möglich, den Volumenstrom des Arbeitsmittels zum Verdampfer im Sinne einer Leistungsregelung für den Dampfkreisprozess genau anzupassen.
Aus der voranstehend genannten US 4,020,637 ist eine Dampfkreisprozessvorrichtung bekannt, die durch eine Brennereinheit angetrieben wird. Ein Teil der am Expander erzeugten mechanischen Leistung wird zum Antrieb von Pumpen für das Arbeitsmittel zum Verdampfer und für die Kraftstoffzufuhr zur Brennereinheit verwendet. Durch diese Maßnahme besteht im Normalbetrieb ein Gleichgewicht zwischen der Leistungsabgabe am Expander und der hierfür notwendigen Dampfzufuhr, die wiederum vom Druck in der Arbeitsmittelleitung und der Brennertemperatur abhängt. Tritt eine Störung dieses Gleichgewichts ein, so werden Ventile in Bypassleitungen an den Pumpen geöffnet, die eine Rezirkulation des Arbeitsmittels beziehungsweise des Brennstoffs zur Pumpeneingangsseite ermöglichen. Die Ventile in den Bypassleitungen funktionieren als Wegeventile, das heißt als Schalter, die einen Ein- und einen Aus-Zustand einnehmen können. Ferner liegen in den
Bypassleitungen Drosselstellen vor, um das Druckgefälle an der Pumpe aufrechtzuerhalten. Aufgrund der Gestaltung der offenbarten Bypassleitungen wird im Falle der Öffnung der Bypassleitung lediglich eine Druckspitze abgebaut, so dass die offenbarte Vorrichtung keine Regelung des Volumenstroms und/oder des Drucks des Arbeitsmittels in der Zuleitung zum Verdampfer entlang einer Sollkurve ermöglicht, stattdessen werden lediglich im Fall eines Überdrucks die voranstehend beschriebenen Maßnahmen getroffen. Entsprechendes gilt für die Pumpeneinrichtung in der Zuleitung zum Brenner.
Die Offenlegungsschrift DE 195 24 171 A1 beschreibt einen Niedrigtemperaturmotor (Kältekraftmaschine) zum Antreiben von Arbeitsmaschinen mit einem Gas als Arbeitsmittel. Dabei wird flüssiges Gas mittels einer Pumpe gefördert und einem Verdampfer zugeführt. Das verdampfte Gas verrichtet in einer Entspannungsmaschine Arbeit und wird nachfolgend in einem Entspannungsorgan (Kondensator) abgekühlt und verflüssigt. Das verflüssigte Arbeitsmittel wird danach einem Flüssigkeitssammler (Tank) zugeführt und von dort wieder über die Pumpe gefördert. Weiterhin ist ein Bypass vorgesehen, der in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels gesehen hinter der Pumpe, einen Teil des flüssigen Arbeitsmittels abzweigt und diesen dem bereits entspannten, abgekühlten und somit flüssigem Arbeitsmittel, das aus dem Kondensator strömt, zuführt. Somit wird ein Teil des aus der Pumpe strömenden Arbeitsmittels direkt dem Flüssigkeitssammler zugeführt.
Alternativ kann die Arbeitsmittelpumpe drehstarr von der
Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Bei einem solchen Antrieb läuft die Arbeitsmittelpumpe in Abhängigkeit der Verbrennungskraftmaschinendrehzahl um, so dass der geförderte Arbeitsmittelvolumenstrom proportional zur Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Um auch bei niedrigen bis mittleren Motordrehzahlen einen ausreichend hohen Arbeitsmittelvolumenstrom zur Speisung des Verdampfers beziehungsweise des Expanders zu erhalten, werden entsprechend größer dimensionierte Pumpen eingesetzt. Dies bedeutet aber auch, dass aufgrund der drehstarren Kopplung bei Maximaldrehzahlen des Motors auch ein dementsprechend hoher Arbeitsmittelvolumenstrom zum Verdampfer erzeugt wird. Der von der Arbeitsmittelpumpe geförderte Arbeitsmittelvolumenstrom ist somit deutlich größer als der benötigte Volumenstrom für den Verdampfer beziehungsweise den Expander.
Da damit der Fördervolumenstrom immer proportional zur Motordrehzahl und nicht zur anfallenden Wärmemenge ist, ist mit diesem System keine optimale Führung der Dampf parameter möglich. Durch die nicht optimale Prozessführung erhöht sich die vom Kondensator abzuführende Wärmemenge im Verhältnis zur Nutzleistung des Dampfprozesses. Dies ist besonders nachteilig bei der Verwendung der Dampfkreisvorrichtung in einem Kraftfahrzeug, da dort der zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt ist und größere und schwerere Komponenten zu einem höheren Kraftstoffverbrauch führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfkreisprozessvorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung derselben anzugeben, die es ermöglichen, insbesondere für Anwendungen in einem Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen Antriebsstrang den Kondensator kleiner und leichter als bisher ausführen. Bevorzugt soll zugleich auf eine separate, drehzahlvariabel einstellbare Antriebsmaschine für die Arbeitsmittelpumpe verzichtet werden können und dennoch das Fördervolumen des dem Verdampfer beziehungsweise Expander zugeführten Arbeitsmittels zum Zweck einer Leistungsanpassung variabel gestaltet, beziehungsweise der Druck des Arbeitsmittels in der Zuleitung zum Verdampfer entsprechend einer Sollvorgabe eingestellt werden können. Dabei wird eine konstruktiv und fertigungstechnisch einfache Lösung gesucht, welche einen geringen Bauraum beansprucht und darüber hinaus energieeffizient arbeitet.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Dampfkreisprozessvorrichtung und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch eine Abzweigung wenigstens eines Teils des Arbeitsmittelvolumenstroms stromauf der Arbeitsmittelpumpe und Zuführung des abgezweigten Teils zum den Expander stromab verlassenden Arbeitsmittel, die Wärmeabführfläche verringert und der Kondensator baulich kleiner ausgeführt werden kann.
Eine erfindungsgemäße Dampfkreisprozessvorrichtung umfasst ein Reservoir für ein flüssiges Arbeitsmittel sowie einen Verdampfer, in dem das Arbeitsmittel durch Wärmezufuhr verdampft wird, wobei das dampfförmige Arbeitsmittel einem Expander zur Entspannung und Verrichtung mechanischer Arbeit zugeführt und nachfolgend in einem Kondensator verflüssigt wird, der mit dem Reservoir in Verbindung steht. Erfindungsgemäß ist eine Arbeitsmittelpumpe zur Zufuhr von Arbeitsmittel aus dem Reservoir zum Verdampfer vorgesehen. Dabei wird in Arbeitsmittelflussrichtung vor oder im Bereich des Kondensators flüssiges Arbeitsmittel dem aus dem Expander austretendem Arbeitsmittel zugeführt.
Auch wenn die Erfindung besonders vorteilhaft bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Schienen-, Lastkraft- oder Personenwagen, verwendet werden kann, ist es auch denkbar die erfindungsgemäße Dampf kreisprozessvorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren bei anderen mobilen Einrichtungen oder stationären Anlagen, insbesondere zur Abgasenergierückgewinnung in Industrieanlagen einzusetzen. Beispielsweise könnte der Expander dann zum Antrieb von Aggregaten eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Bypassleitung zur Zuführung des flüssigen Arbeitsmittels vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen einer Ausgangsseite der Arbeitsmittelpumpe und einer Eingangsseite des Kondensators herstellt. Dabei kann die Bypassleitung zum Beispiel direkt im Druckraum der Arbeitsmittelpumpe münden, also innerhalb der Arbeitsmittelpumpe angeordnet sein oder aber in einer Verbindungsleitung zum Verdampfer. Ebenso kann das andere Ende der Bypassleitung direkt im Kondensator oder in einer Leitung in Arbeitsmitteflussrichtung vor dem Kondensator münden.
Eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Bypassleitung mit ihrem einen Ende in einer Leitung zwischen Expander und Kondensator mündet. Eine solche Mündung kann beispielsweise als T-förmiges Verbindungsrohr ausgeführt sein. Aber auch andere Formen sind denkbar.
Ferner wird eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der die Bypassleitung mit ihrem einen Ende direkt im Expander mündet. Die Mündung kann zum Beispiel im
Auslassbereich, also stromab des Expansionsraumes des Expanders vorgesehen sein, so dass die Zufuhr von flüssigem, am Verdampfer vorbeigeleiteten Arbeitsmittel im Expandergehäuse erfolgt.
Gemäß den obigen Ausführungsformen liegt das über die Bypassleitung dem Austritt des Expanders bzw. dem Eintritt des Kondensators zugeführte Arbeitsmittel dabei im Wesentlichen in einem (einzigen) Aggregatzustand vor, nämlich dem flüssigen. Dabei bedeutet ein einziger Aggregatzustand, dass angenommen wird, dass sich die Zustandsgrößen des Arbeitsmittels nicht plötzlich ändern können, wie dies z.B. bei Kavität der Fall ist. Die Mischung der flüssigen Phase des über die Bypassleitung abgezweigten Arbeitsmittels mit der dampfförmigen Phase des Abdampfs des Expanders erfolgt erst in der den Abdampf des Expanders führenden Leitung bzw. im Kondensator.
Die Zuführung von flüssigem, vom Verdampfer abgezweigten Arbeitsmittel zu dem den Expander verlassenden, in der Regel vollständig dampfförmigen Arbeitsmittel, hat den Vorteil, dass der Dampf kondensiert beziehungsweise wenigstens teilweise verflüssigt wird. Durch das Zusammenbrechen des Dampfes an der Stelle der Zuführung des flüssigen Arbeitsmittels ergibt sich ein verbesserter Wärmeübergang sowie ein verringertes Volumen des aus dem Expander in den Kondensator strömenden Arbeitsmittels, so dass die Wärmeüberträgerfläche zur Abfuhr der Abwärme im Kondensator kleiner ausgeführt werden kann. Dadurch kann im Kondensator trotz kleinerer Dimensionierung wenigstens die gleiche Wärmemenge wie bei herkömmlichen größeren Kondensatoren ohne Zufuhr von flüssigem Arbeitsmittel abgeführt werden. Besonders vorteilhaft wird im Bereich der Zufuhr des flüssigen Arbeitsmediums zu dem Expander verlassenden Arbeitsmedium die Flüssigkeitsoberfläche des flüssigen Arbeitsmediums vergrößert. Eine Vergrößerung der Flüssigkeitsoberfläche kann beispielsweise durch Zerstäuben des abgezweigten flüssigen Arbeitsmediums erfolgen. Hierzu kann beispielsweise nach Art eines Aerosols dem flüssigen Arbeitsmittel Luft zugeführt werden, so dass ein Sprühnebel entsteht. Eine solche Zerstäubung kann zum Beispiel mittels einer Venturi-Düse erfolgen. Auch kann lediglich mittels hohen Druckes das flüssige Arbeitsmittel durch eine geeignete Düse in eine Art Sprühstrahl überführt werden. Der Vorteil einer Zerstäubung liegt auch darin, dass das den Expander verlassende Arbeitsmittel besser mit dem zugeführten flüssigen Arbeitsmittel vermischt wird.
Auch ist es denkbar, das den Dampf führende Rohr im Bereich des Zusammenführens von flüssigem und dampfförmigem Arbeitsmittel auf der Innenseite mit flüssigem Arbeitsmittel zu benetzen.
In der Bypassleitung kann ein steuerbares Ventil vorgesehen sein, mittels dem der Druck und/oder Volumenstrom des Arbeitsmediums in der Zuleitung zum Verdampfer (indirekt) geregelt/gesteuert wird. Dabei wird die Arbeitsmittelmenge, also der in den Verdampfer strömende Volumenstrom des (flüssigen) Arbeitsmediums in Abhängigkeit der Temperatur des den Verdampfer verlassenden (dampfförmigen) Arbeitsmediums variiert, indem ein bestimmter Teil-Volumenstrom an flüssigem Arbeitsmittels, mittels des Bypasses abgezweigt und am Verdampfer vorbeigeleitet, dem Austritt des Expanders oder dem Eintritt des Kondensators zugeführt wird. Der abgezweigte Volumenstrom kann z.B. durch Ändern des Öffnungsquerschnitts des steuerbaren Ventils eingestellt werden. In anderen Worten wird der Öffnungsquerschnitt des Ventils in der Bypassleitung in Abhängigkeit der Temperatur des den Verdampfer verlassenden Arbeitsmittels variiert, um mehr oder weniger flüssiges Arbeitsmittel zu verdampfen. Hierdurch wird eine Zufluss-Steuerung, also eine indirekte Einstellung des Druckes oder Volumenstromes des verdampften Arbeitsmittels in Abhängigkeit des flüssigen Arbeitsmittels erzielt.
Dazu können entsprechende Sensoren vorgesehen sein, die die (aktuellen) Größen des Arbeitsmittels (Druck, Temperatur, geförderter oder über die
Bypassleitung abgezweigter Volumen- oder Massenstrom) des Arbeitsmittels in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels vor und/oder nach dem Verdampfer oder vor dem Expander aufnehmen und diese zur Auswertung über geeignete Leitungen an eine entsprechende Regel-/Steuereinrichtung übermitteln. Natürlich können diese Sensoren im Verdampfer, Expander oder den entsprechenden
Verbindungsleitungen zum Verdampfer oder Expander selbst eingebracht sein.
Mittels der Regel-/Steuereinrichtung kann der Druck und/oder Volumenstrom des im Verdampfer erzeugten dampfförmigen Arbeitsmediums zum Expander in Abhängigkeit der Leistungsanforderung am Expander eingestellt beziehungsweise variiert werden. Dabei kann der Volumenstrom und/oder Druckverlauf des Arbeitsmittels in der Zuleitung zum Verdampfer (und damit der Volumenstrom und/oder Druckverlauf des verdampften Arbeitsmediums zum Expander) einer vorbestimmten Sollkurve folgen, die über die Regel-/Steuereinrichtung eingestellt werden kann. Hierdurch kann die Abwärmenutzung der Verbrennungskraftmaschine für jeden Betriebspunkt der
Verbrennungskraftmaschine optimal genutzt werden. Zum Beispiel kann in einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine, in dem relativ viel Wärme anfällt (hohe Motorlast, hohe Motordrehzahl) der über den Bypass abgezweigte flüssige Arbeitsmittelvolumenstrom dem aus dem Expander austretenden Arbeitsmittel (Dampf) zugeführt werden, wodurch der Dampf zusammenbricht und verflüssigt.
Eine solche Regelung/Steuerung kann vorzugsweise stets, also während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine und besonders dann, wenn verhältnismäßig besonders viel Abwärme anfällt, erfolgen. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Dampfkreisprozessvorrichtung variiert der von der Arbeitsmittelpumpe geförderte Arbeitsmittelvolumenstrom unabhängig von einem Sollwert für den Druck und/oder den Volumenstrom des Arbeitsmittels zum Verdampfer, und der dem Verdampfer und/oder Expander zugeführte Arbeitsmittelvolumenstrom dadurch geregelt und/oder gesteuert, dass ein Teil des Arbeitsmittelvolumenstromes aus der Arbeitsmittelpumpe dem aus dem Expander austretenden Arbeitsmittel zugeführt wird und somit nicht in den Verdampfer gelangt.
Bevorzugt kann der Betrag des Teiles des Arbeitsmittelvolumenstromes
(Teilvolumenstrom) aus der Arbeitsmittelpumpe, der dem aus dem Expander austretenden Arbeitsmittel zugeführt wird, in Abhängigkeit der Temperatur des aus dem Verdampfer austretendem Arbeitsmittels eingestellt wird. Dies bedeutet, dass die Höhe des Teilvolumenstromes mittels des Öffnungsquerschnitts des regelbaren Steuerventils und in Abhängigkeit der Temperatur des verdampften oder überhitzten Arbeitsmittels nach dem Verdampfer eingestellt werden kann.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren exemplarisch erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 schematisch vereinfacht eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Dampfkreisprozessvorrichtung.
Figur 2 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Dam pf kreisprozessvorrichtu ng .
Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht die Grundkomponenten einer Dampfkreisprozessvorrichtung. Aus einem Reservoir 5 wird flüssiges Arbeitsmittel mittels einer Arbeitsmittelpumpe 1 zum Verdampfer 2 gepumpt. Im Verdampfer 2 erfolgt die Verdampfung des Arbeitsmittels, wobei die hierfür notwendige thermische Energie aus einer im Einzelnen nicht dargestellten Brennereinheit zugeführt wird. Besonders bevorzugt ist die Dampfkreisprozessvorrichtung Teil eines Fahrzeugantriebs mit einer Verbrennungskraftmaschine, deren Abwärme das Arbeitsmittel im Verdampfer 2 erhitzt. Dabei kommen insbesondere die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine in Betracht, wobei die hierfür notwendigen Komponenten zur Vereinfachung der Darstellung im Einzelnen nicht in Figur 1 gezeigt sind. Der Verdampfer 2 kann mehrstufig aufgebaut werden, insbesondere kann eine Überhitzungseinheit für die Dampfphase vorgesehen sein.
Das Arbeitsmittel wird im dampfförmigen Zustand vom Verdampfer 2 dem Expander 3 über eine Leitung 8 zugeführt, in dem dieses unter Entspannung mechanische Arbeit verrichtet. Nachfolgend zum Expander 3 wird das Arbeitsmittel im Kondensator 4 verflüssigt und wieder in das Reservoir 5 zurückgeführt.
Der Expander 3, der allgemein auch als dampfgetriebene Kraftmaschine bezeichnet werden kann, ist zum Beispiel als Kolbenmaschine, Dampfturbine oder Kreiselmaschine ausgeführt.
Als bevorzugte Arbeitsmittelpumpe 1 wird eine Innenzahnradpumpe verwendet, deren Drehzahl unabhängig von der Volumenstromvorgabe in der Zuleitung zum Verdampfer 2 eingestellt wird.
Im Bereich der Ausgangsseite der Arbeitsmittelpumpe 1 ist eine Bypassleitung 7 vorgesehen, welche mit ihrem einen Ende im Kondensator 4 mündet und somit flüssiges Arbeitsmittel mit dem aus dem Expander 3 in den Kondensator 4 einströmenden dampfförmigen Arbeitsmittels mischt. Die Bypassleitung 7 umfasst ein Ventil 6, welches beispielsweise als gesteuertes Überströmventil oder Druckbegrenzungsventil ausgeführt sein kann. Auch kann es sich hierbei um ein elektrisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder mechanisch betätigbares Proportionalventil handeln. Das Ventil 6 kann beispielsweise von einer zentralen Steuereinheit, wie einem Bordrechner betätigt werden.
Auch können im Ventil 6 und/oder in der Bypassleitung 7 geeignete Sensoren zur Druckaufnahme angeordnet sein, welche Signale zur Regelung oder Steuerung an eine zentrale Steuereinheit senden.
Die Figur 2 zeigt ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dampfkreisprozessvorrichtung, wobei für übereinstimmende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 verwendet werden. Für das dargestellte
Ausführungsbeispiel mündet die Bypassleitung 7 in einer Leitung 8, welche Expander 3 und Kondensator 4 arbeitsmediumleitend miteinander verbindet. Somit mündet die Bypassleitung 7 im vorliegenden Falle direkt in die aus dem Expander 3 führende Leitung 8, wo sich die flüssige Phase aus der Bypassleitung 7 mit der im Wesentlichen dampfförmigen Phase des Arbeitsmittels (Abdampf aus dem Expander 3) vermischt. Die Verbindungsstelle kann beispielsweise als T- förmiges Verbindungsrohr ausgeführt sein. In dem der Bypassleitung 7 zugewandten Teil des Verbindungsrohres kann eine Düse vorgesehen sein, welche das flüssige Arbeitsmittel aus der Bypassleitung 7 zerstäubt. Die Düse kann auch in der Bypassleitung 7 angeordnet sein. Durch die Düse soll eine
Vergrößerung der Flüssigkeitsoberfläche des flüssigen Arbeitsmittels erfolgen, so dass das den Expander 3 verlassende, dampfförmige Arbeitsmittel schneller abkühlt, wenn es auf die Flüssigkeitstropfen des zerstäubten Arbeitsmittels trifft. Eine Zerstäubung kann beispielsweise durch Ansaugen oder Zuführen von Luft, wie Umgebungsluft erfolgen. Auch ist es natürlich denkbar, das abgezweigte flüssige Arbeitsmittel aus der Bypassleitung 7 im Verbindungsrohr beziehungsweise in der Zuführleitung durch Benetzung auf die Innenseiten der Leitung 8 oder des Verbindungsrohres aufzubringen.
Weiterhin sind eine Vielzahl von Ausführungsformen denkbar, wobei das Grundprinzip dasselbe bleibt: Das Arbeitsmittel wird am Austritt der Arbeitsmittelpumpe 1 oder stromab der Arbeitsmittelpumpe 1 , vor oder im Bereich des Verdampfers 2 abgezweigt und dem dampfförmigen Arbeitsmittel des Expanders 3 zur Kühlung zugeführt.
Bezugszeichenliste
Arbeitsmittelpumpe
Verdampfer
Expander
Kondensator
Reservoir
Ventil
Bypassleitung
Leitung

Claims

Patentansprüche
1. Dampfkreisprozessvorrichtung, umfassend 1.1 ein Reservoir (5) für ein flüssiges Arbeitsmittel; 1.2 einen Verdampfer (2), in dem das Arbeitsmittel durch Wärmezufuhr verdampft wird, wobei das dampfförmige Arbeitsmittel einem Expander (3) zur Entspannung und Verrichtung mechanischer Arbeit zugeführt und nachfolgend in einem Kondensator (4) verflüssigt wird, der mit dem Reservoir (5) in Verbindung steht; 1.3 eine Arbeitsmittelpumpe (1 ) zur Zufuhr von Arbeitsmittel aus dem Reservoir (5) zum Verdampfer (2); dadurch gekennzeichnet, dass
1.4 in Arbeitsmittelflussrichtung vor oder im Bereich des Kondensators (4) flüssiges Arbeitsmittel dem aus dem Expander (3) austretendem Arbeitsmittel zugeführt wird.
2. Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung des flüssigen Arbeitsmittels eine Bypassleitung (7) vorgesehen ist, welche eine Verbindung zwischen der Ausgangsseite der Arbeitsmittel pumpe (1 ) und der Eingangsseite des
Kondensators (4) herstellt.
3. Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (7) mit ihrem einen Ende in eine Leitung (8) zwischen Expander (3) und Kondensator (4) mündet.
4. Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (7) mit ihrem einen Ende im Kondensator (4) mündet.
5. Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (7) mit ihrem einen Ende im Expander (3) mündet.
6. Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypassleitung (7) ein Ventil (6) angeordnet ist, mittels welchem durch Verändern des Arbeitsmittelvolumenstromes durch die Bypassleitung (7) der Druck und/oder Volumenstrom des nicht durch die Bypassleitung (7) abgezweigten Arbeitsmittels zum Verdampfer (2) regelbar oder steuerbar ist.
7. Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regel-/Steuereinrichtung vorgesehen ist, mittels der der Öffnungsquerschnitt des Ventils (6) einstellbar ist, derart, dass der
Volumenstrom- und/oder der Druckverlauf in der Zuleitung zum Verdampfer (2) einer vorbestimmten Sollkurve folgt, die sich aus der Leistungsanforderung am Expander (3) ergibt.
8. Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Druck-, Volumen-, Massenstrom- und/oder Temperatursensor vorgesehen ist, der die entsprechende Größe des den Verdampfer verlassenden Arbeitsmittels aufnimmt und über wenigstens eine Leitung an die Regel-/Steuereinrichtung übermittelt, sodass der Volumenstrom- und/oder der Druckverlauf in der Zuleitung zum
Verdampfer (2) in Abhängigkeit der Temperatur des den Verdampfer (2) verlassenden Arbeitsmittels einstellbar ist.
9. Verfahren zur Steuerung einer Dampfkreisprozessvorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Arbeitsmittelpumpe (1 ) geförderte Arbeitsmittelvolumenstrom unabhängig von einem Sollwert für den Druck und/oder den Volumenstrom des Arbeitsmittels zum Verdampfer (2) variiert, und der dem Verdampfer (2) und/oder Expander (3) zugeführte Arbeitsmittelvolumenstrom dadurch geregelt und/oder gesteuert wird, dass ein Teil des
Arbeitsmittelvolumenstromes aus der Arbeitsmittelpumpe (1 ) dem aus dem Expander (3) austretenden Arbeitsmittel zugeführt wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Arbeitsmittel vor oder bei der Zuführung zum aus dem Expander (3) austretenden Arbeitsmittel zerstäubt wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelle des Zusammenführens von flüssigem und den Expander (3) verlassendem Arbeitsmittel die Innenseite der Leitung (8), welche das Arbeitsmittel aus dem Expander (3) führt, mit flüssigem Arbeitsmittel erfolgt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Teiles des Arbeitsmittelvolumenstromes aus der Arbeitsmittelpumpe (1), der dem aus dem Expander (3) austretenden Arbeitsmittel zugeführt wird, in Abhängigkeit der Temperatur des aus dem Verdampfer (2) austretendem Arbeitsmittels eingestellt wird.
13. Antriebseinheit für ein Fahrzeug, umfassend
13.1 eine Dampfkreisprozessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6;
13.2 eine Verbrennungskraftmaschine, deren Abgase dem Verdampfer (2) zur Erhitzung und/oder Verdampfung des Arbeitsmittels zugeführt werden; dadurch gekennzeichnet, dass
13.3 die Verbrennungskraftmaschine die Arbeitsmittelpumpe (1 ) wenigstens mittelbar antreibt.
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