JP2986919B2 - 蒸気エンジンプラント装置 - Google Patents
蒸気エンジンプラント装置Info
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- JP2986919B2 JP2986919B2 JP8502071A JP50207195A JP2986919B2 JP 2986919 B2 JP2986919 B2 JP 2986919B2 JP 8502071 A JP8502071 A JP 8502071A JP 50207195 A JP50207195 A JP 50207195A JP 2986919 B2 JP2986919 B2 JP 2986919B2
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- Japan
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- steam
- engine
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- braking
- valve
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B25/00—Regulating, controlling, or safety means
- F01B25/22—Braking by redirecting working-fluid
- F01B25/24—Braking by redirecting working-fluid thereby regenerating energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生器と、蒸気バッファと、シリンダ
内に充填する蒸気量の変更と前進と後進の変更のために
調節可能な、容積型、特に軸ピストン型の蒸気エンジン
に蒸気を供給する、バルブとを備える、蒸気エンジンプ
ラントの装置に関する。
内に充填する蒸気量の変更と前進と後進の変更のために
調節可能な、容積型、特に軸ピストン型の蒸気エンジン
に蒸気を供給する、バルブとを備える、蒸気エンジンプ
ラントの装置に関する。
蒸気エンジンに対しても、他のエンジンと同様に、あ
る種のエンジン制動を有する可能性があることが望まし
い。通常のエンジンではエンジン制動は、蒸気エネルギ
には存在しないポンプロス、蒸気エンジンよりもはるか
に大きい機械ロスにより得られる。したがって、蒸気エ
ンジンがエンジン制動機能を有することが重要である。
る種のエンジン制動を有する可能性があることが望まし
い。通常のエンジンではエンジン制動は、蒸気エネルギ
には存在しないポンプロス、蒸気エンジンよりもはるか
に大きい機械ロスにより得られる。したがって、蒸気エ
ンジンがエンジン制動機能を有することが重要である。
冒頭で述べたタイプの蒸気エンジンプラントは蒸気バ
ッファを有し、本発明はそのタイプの蒸気バッファを使
用することをベースにしており、その詳細は、この出願
と一緒にファイルされた出願に述べられていて、「蒸気
エンジンプラント用の蒸気バッファ」（SE9402181−
３）と称され、蒸気バッファの詳細について参照され
る。この蒸気バッファは、好ましくは、500℃の温度
と、250barの気圧の蒸気用の高温接続と、供給水用の低
温用接続と、それらの間に配置された、２つの接続の間
の蒸気と供給水のための流れ径が0.5mm以下の多数の圧
力抵抗流路を有する固体形の熱交換部材を備える。この
設計で、エネルギ密度が500kJ/kgで出力密度が100kW/kg
が得られることが示されていて、この値は鉛−酸電池
の、例えば、エネルギ密度が100kJ/kgで出力密度が100W
/kgと比較することができる。
ッファを有し、本発明はそのタイプの蒸気バッファを使
用することをベースにしており、その詳細は、この出願
と一緒にファイルされた出願に述べられていて、「蒸気
エンジンプラント用の蒸気バッファ」（SE9402181−
３）と称され、蒸気バッファの詳細について参照され
る。この蒸気バッファは、好ましくは、500℃の温度
と、250barの気圧の蒸気用の高温接続と、供給水用の低
温用接続と、それらの間に配置された、２つの接続の間
の蒸気と供給水のための流れ径が0.5mm以下の多数の圧
力抵抗流路を有する固体形の熱交換部材を備える。この
設計で、エネルギ密度が500kJ/kgで出力密度が100kW/kg
が得られることが示されていて、この値は鉛−酸電池
の、例えば、エネルギ密度が100kJ/kgで出力密度が100W
/kgと比較することができる。
本発明の目的は、冒頭に記載したタイプの装置に対し
て、効率的で、好ましくは再生可能で、簡単で複雑でな
く、したがって操作が安全な、エンジン制動を織り込む
ことである。
て、効率的で、好ましくは再生可能で、簡単で複雑でな
く、したがって操作が安全な、エンジン制動を織り込む
ことである。
これは、請求項１に規定される特徴的な手段を有する
本発明によって得ることができる。現在の回転の方向と
逆の方向の回転でエンジンを制動するための位置に吸入
バルブをシフトすることにより、高圧の蒸気がピストン
が上死点に向かって上昇している気筒内に流れ始める。
これにより、非常に強力なエンジン制動を得ることがで
きる、しかし何も対策が講じられない場合には、重大な
過熱と蒸気エンジンプラントの急激な融解という結果を
招く行程を辿る。過熱の問題の解決は、入手可能な、冷
水、少なくとも80℃の供給水の噴射によって、高圧の蒸
気がシリンダに進入する間に、公称蒸気バッファ温度ま
で冷却することであって、それ以降、蒸気は蒸気バッフ
ァ内に流入することができ、それは必要な場合にそれ以
降の使用のためにこの蒸気のエネルギ含有量を吸収する
だけの大きな容量を有する。この結果、非常に効果的な
制動機能を得ることができ、それは、同時にゼロから非
常に大きなパワーまで制御可能であって、エンジンの両
方向の回転において作用する。
本発明によって得ることができる。現在の回転の方向と
逆の方向の回転でエンジンを制動するための位置に吸入
バルブをシフトすることにより、高圧の蒸気がピストン
が上死点に向かって上昇している気筒内に流れ始める。
これにより、非常に強力なエンジン制動を得ることがで
きる、しかし何も対策が講じられない場合には、重大な
過熱と蒸気エンジンプラントの急激な融解という結果を
招く行程を辿る。過熱の問題の解決は、入手可能な、冷
水、少なくとも80℃の供給水の噴射によって、高圧の蒸
気がシリンダに進入する間に、公称蒸気バッファ温度ま
で冷却することであって、それ以降、蒸気は蒸気バッフ
ァ内に流入することができ、それは必要な場合にそれ以
降の使用のためにこの蒸気のエネルギ含有量を吸収する
だけの大きな容量を有する。この結果、非常に効果的な
制動機能を得ることができ、それは、同時にゼロから非
常に大きなパワーまで制御可能であって、エンジンの両
方向の回転において作用する。
以下、本発明の詳細について添付の図面を参照して説
明する、図面は本発明による装置の一つの実施の形態を
模式的に示していて、図１は装置の重要な部品の簡略化
された斜視図を示し、図２と図３は、それぞれ、駆動時
と制動時のインジケータ線図であり、図４と図５は、そ
れぞれ、二つの異なる制動プロセスの流れ線図である。
明する、図面は本発明による装置の一つの実施の形態を
模式的に示していて、図１は装置の重要な部品の簡略化
された斜視図を示し、図２と図３は、それぞれ、駆動時
と制動時のインジケータ線図であり、図４と図５は、そ
れぞれ、二つの異なる制動プロセスの流れ線図である。
図１は蒸気エンジンプラント内の主エンジン１とそれ
が直接に接続されるその他の部品を示している。軸ピス
トン型のエンジン１は中央回転バルブ２を有し、それは
蒸気発生器３からパイプ４を通ってエンジン１内の各シ
リンダ５に順番に500℃、250barで蒸気を供給するのを
制御する。蒸気バッファ６はパイプ４とパイプ７の間に
結合されていて、パイプ７が約80℃で250barの水を、蒸
気発生器３に導く。回転バルブ２はエンジン１の軸と同
期して回転し、図示しない制御装置によって軸方向に移
動可能であって、穴８または９あるはいずれでもない部
分が各シリンダ５の図示しない吸入口とが一直線になる
ように回転するのを選択することを可能にしている。高
圧の蒸気は回転バルブ２の中央に供給される。
が直接に接続されるその他の部品を示している。軸ピス
トン型のエンジン１は中央回転バルブ２を有し、それは
蒸気発生器３からパイプ４を通ってエンジン１内の各シ
リンダ５に順番に500℃、250barで蒸気を供給するのを
制御する。蒸気バッファ６はパイプ４とパイプ７の間に
結合されていて、パイプ７が約80℃で250barの水を、蒸
気発生器３に導く。回転バルブ２はエンジン１の軸と同
期して回転し、図示しない制御装置によって軸方向に移
動可能であって、穴８または９あるはいずれでもない部
分が各シリンダ５の図示しない吸入口とが一直線になる
ように回転するのを選択することを可能にしている。高
圧の蒸気は回転バルブ２の中央に供給される。
通常の運転における各シリンダ５への蒸気の供給は各
ピストンが上死点に達した時に実行される。シリンダ内
のピストンが上死点に到達した時に、バルブ２の三角形
の穴８の垂直な縁が、丁度当該シリンダの入口穴に達
し、当該シリンダへの高圧蒸気の流入が可能となる。エ
ンジンの軸とバルブがさらに回転すると、ピストンは上
死点を離れ始め、下死点へ移動するまでの間、バルブの
穴の他の縁は蒸気の供給を遮断する。蒸気がシリンダへ
流入を始めてから吸入バルブが閉じるまでの行程は充填
行程と呼ばれ、それが閉じられるまでのピストンの動き
の総ストロークのパーセンテージとして計算される分数
は遮断と呼ばれる。充填行程の後に、行程の最後にシリ
ンダのライナー内の出口ポートが開かれる（図示されな
い）までトラップされた蒸気の膨張行程がおこなわれ
る。バルブ２は軸方向に移動可能であり穴８の異なる部
分を使うことを可能ならしめ、異なる遮断を与えること
ができる。
ピストンが上死点に達した時に実行される。シリンダ内
のピストンが上死点に到達した時に、バルブ２の三角形
の穴８の垂直な縁が、丁度当該シリンダの入口穴に達
し、当該シリンダへの高圧蒸気の流入が可能となる。エ
ンジンの軸とバルブがさらに回転すると、ピストンは上
死点を離れ始め、下死点へ移動するまでの間、バルブの
穴の他の縁は蒸気の供給を遮断する。蒸気がシリンダへ
流入を始めてから吸入バルブが閉じるまでの行程は充填
行程と呼ばれ、それが閉じられるまでのピストンの動き
の総ストロークのパーセンテージとして計算される分数
は遮断と呼ばれる。充填行程の後に、行程の最後にシリ
ンダのライナー内の出口ポートが開かれる（図示されな
い）までトラップされた蒸気の膨張行程がおこなわれ
る。バルブ２は軸方向に移動可能であり穴８の異なる部
分を使うことを可能ならしめ、異なる遮断を与えること
ができる。
軸速度3000rpmで前進運転している時は図２の様なイ
ンジケータ線図となり、行程は時計回り方向に、大きさ
がバルブ２の位置、あるいは、速度に依存しておこなわ
れるので面積Ydは正である。
ンジケータ線図となり、行程は時計回り方向に、大きさ
がバルブ２の位置、あるいは、速度に依存しておこなわ
れるので面積Ydは正である。
バルブが制動のためにセットされると、すなわち、現
在の回転方向と反対の回転方向のための位置にセットさ
れるとで、高圧蒸気はピストンが上死点に向かって上向
きである間にシリンダ５に流入し、供給水は約80℃の温
度でシリンダの入口内およびシリンダ５にバルブ２の内
部を通って噴射される、そこには添加ポンプ11の出口ポ
ートからパイプ10が導入されている。ポンプ11の入口は
パイプ12を介して供給水パイプ７に接続されていて、ポ
ンプ11はバルブ２の制動用の調整と同期して駆動され制
動中は稼働している。蒸気は水により冷却されて蒸気化
された水と共に蒸気バッファの公称温度に等しい温度で
蒸気バッファ６に還流し、エネルギの中身は供給水が対
応する量で蒸気バッファから圧送されパイプ７に、さら
に添加ポンプ11に供給されるのと同時に蒸気バッファ内
に貯留される。貯留されたエネルギは図３の仕事Ybに対
応する。図３では行程は反時計回りに進行するので仕事
は負であってエンジン軸に制動を与える。エンジンの制
動仕事は、言い換えれば、蒸気バッファに貯留されたエ
ネルギに対応する。エネルギの移動は図４に模式的に示
されている。
在の回転方向と反対の回転方向のための位置にセットさ
れるとで、高圧蒸気はピストンが上死点に向かって上向
きである間にシリンダ５に流入し、供給水は約80℃の温
度でシリンダの入口内およびシリンダ５にバルブ２の内
部を通って噴射される、そこには添加ポンプ11の出口ポ
ートからパイプ10が導入されている。ポンプ11の入口は
パイプ12を介して供給水パイプ７に接続されていて、ポ
ンプ11はバルブ２の制動用の調整と同期して駆動され制
動中は稼働している。蒸気は水により冷却されて蒸気化
された水と共に蒸気バッファの公称温度に等しい温度で
蒸気バッファ６に還流し、エネルギの中身は供給水が対
応する量で蒸気バッファから圧送されパイプ７に、さら
に添加ポンプ11に供給されるのと同時に蒸気バッファ内
に貯留される。貯留されたエネルギは図３の仕事Ybに対
応する。図３では行程は反時計回りに進行するので仕事
は負であってエンジン軸に制動を与える。エンジンの制
動仕事は、言い換えれば、蒸気バッファに貯留されたエ
ネルギに対応する。エネルギの移動は図４に模式的に示
されている。
この様にして、回転バルブ２の軸方向の移動は、完全
な、蒸気エンジントルクの所謂４分割制御を提供する。
それは前進運動のみならず後進運動にも、駆動と制動の
両方を与える。
な、蒸気エンジントルクの所謂４分割制御を提供する。
それは前進運動のみならず後進運動にも、駆動と制動の
両方を与える。
注目すべきは、制動時に蒸気エンジンから供給される
蒸気の質（蒸気データ）が蒸気バッファ内に名目上存在
する蒸気に等しいということである。この事に関し、こ
のエンジン制動機能は、制動エネルギーが絞られ、その
為に再生不能な、所謂排気制動と混同してはならない。
本発明によれば、制動時の熱力学的な機能は、制動エネ
ルギは噴射される水に伝達されるという意味を含むとい
うことができる。
蒸気の質（蒸気データ）が蒸気バッファ内に名目上存在
する蒸気に等しいということである。この事に関し、こ
のエンジン制動機能は、制動エネルギーが絞られ、その
為に再生不能な、所謂排気制動と混同してはならない。
本発明によれば、制動時の熱力学的な機能は、制動エネ
ルギは噴射される水に伝達されるという意味を含むとい
うことができる。
制動中の最大トルクは最大駆動前進トルクの約70％で
ある。説明されたタイプの蒸気エンジンは移動容積に対
して非常に大きなトルクを発生する。したがって、小さ
な蒸気エンジンでも道路に対する摩擦が許す限り、車輪
がロックするまで、この様な大きさ制動を与えることが
できる。
ある。説明されたタイプの蒸気エンジンは移動容積に対
して非常に大きなトルクを発生する。したがって、小さ
な蒸気エンジンでも道路に対する摩擦が許す限り、車輪
がロックするまで、この様な大きさ制動を与えることが
できる。
制動エネルギの再生は蒸気バッファが制動エネルギを
受容できる限り可能である。蒸気バッファが目一杯負荷
されている時には制動エネルギは絞り弁15を有する特別
のパイプ14を介して、図５に模式的に示される凝縮シス
テム13に供給される。凝縮システムは冷却のための耐久
性を有し、それは車両の速度と、特に従来の空冷式凝縮
器の温度に依存する。駆動時には、効率の点から、凝縮
器の温度をできるだけ低く、公称では80℃に、保つこと
が重要である。制動時には、この理由は、もちろん関係
がない。したがって、この場合には、凝縮器の温度は増
加することが許され、この場合には空冷式の凝縮器はし
っかり増大された冷却能力を提供する。
受容できる限り可能である。蒸気バッファが目一杯負荷
されている時には制動エネルギは絞り弁15を有する特別
のパイプ14を介して、図５に模式的に示される凝縮シス
テム13に供給される。凝縮システムは冷却のための耐久
性を有し、それは車両の速度と、特に従来の空冷式凝縮
器の温度に依存する。駆動時には、効率の点から、凝縮
器の温度をできるだけ低く、公称では80℃に、保つこと
が重要である。制動時には、この理由は、もちろん関係
がない。したがって、この場合には、凝縮器の温度は増
加することが許され、この場合には空冷式の凝縮器はし
っかり増大された冷却能力を提供する。
Claims (5)
- 【請求項１】蒸気発生器（３）と、蒸気バッファ（６）
と、シリンダ内に充填する蒸気量の変更と前進と後進の
変更のために調節可能な、容積型、特に軸ピストン型の
蒸気エンジンに蒸気を供給する、バルブ（２）とを備え
る、蒸気エンジンプラントの装置であって、 バルブ（２）を現在の回転方向と反対の回転方向にエン
ジンを駆動するための位置に軸方向に移動せしめ、ピス
トンが上死点に向かって上昇する時にシリンダ（５）へ
の蒸気の進入せしめ、同時に装置（11）がピストンが上
死点に達するまでシリンダ（５）またはその入口に水を
噴射して、エンジン制動を得る、 ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】シリンダの入口からの蒸気が制動エネルギ
の再生のための蒸気バッファ（６）と、蒸気バッファ
（６）から圧送された供給水からなる噴射水に達するこ
とを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】シリンダの入口からの蒸気が、絞り弁（1
5）を有するパイプ（14）を介して蒸気エンジンの凝縮
器（13）に供給されることを特徴とする請求項１の装
置。 - 【請求項４】水噴射が制動動力に応じて添加ポンプ（1
1）によって蒸気バッファ（６）からの供給水によって
おこなわれることを特徴とする請求項１または２のいず
れか１項の装置。 - 【請求項５】バルブ（２）がエンジンと同期する回転ス
リーブであって、軸方向に移動可能であって、エンジン
を前進および後進方向にそれぞれ駆動するために、また
バルブの軸方向位置に応じて充填する様に、スリーブの
壁に蒸気エンジンのシリンダ（５）に順番に蒸気を供給
するための軸方向に離間された２つの吸入用の穴（８、
９）を有していることを特徴とする請求項１から４のい
ずれか１項の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9402182A SE504687C2 (sv) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | Anordning vid en ångmotoranläggning |
| SE9402182-1 | 1994-06-20 | ||
| PCT/SE1995/000755 WO1995035430A1 (en) | 1994-06-20 | 1995-06-19 | Arrangement of a steam engine plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09512880A JPH09512880A (ja) | 1997-12-22 |
| JP2986919B2 true JP2986919B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=20394468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8502071A Expired - Lifetime JP2986919B2 (ja) | 1994-06-20 | 1995-06-19 | 蒸気エンジンプラント装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5875635A (ja) |
| EP (1) | EP0766776B1 (ja) |
| JP (1) | JP2986919B2 (ja) |
| AT (1) | ATE186373T1 (ja) |
| AU (1) | AU2812595A (ja) |
| DE (1) | DE69513171T2 (ja) |
| SE (1) | SE504687C2 (ja) |
| WO (1) | WO1995035430A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10280753B2 (en) | 2014-05-21 | 2019-05-07 | Sunthetics Ab | Fuel production using solar energy |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE186983C (ja) * | ||||
| DE360122C (ja) * | ||||
| DE179217C (ja) * | ||||
| RU1839694C (ru) * | 1989-02-20 | 1993-12-30 | Proglyada Leonid P | Способ рекуперации энергии торможени транспортного средства с паросиловой установкой и устройство дл рекуперации |
-
1994
- 1994-06-20 SE SE9402182A patent/SE504687C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-06-19 EP EP95923644A patent/EP0766776B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-19 DE DE69513171T patent/DE69513171T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-19 AT AT95923644T patent/ATE186373T1/de active
- 1995-06-19 JP JP8502071A patent/JP2986919B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-19 WO PCT/SE1995/000755 patent/WO1995035430A1/en active IP Right Grant
- 1995-06-19 US US08/750,832 patent/US5875635A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-19 AU AU28125/95A patent/AU2812595A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9402182D0 (sv) | 1994-06-20 |
| EP0766776B1 (en) | 1999-11-03 |
| DE69513171T2 (de) | 2000-04-13 |
| EP0766776A1 (en) | 1997-04-09 |
| ATE186373T1 (de) | 1999-11-15 |
| AU2812595A (en) | 1996-01-15 |
| SE9402182L (sv) | 1995-12-21 |
| WO1995035430A1 (en) | 1995-12-28 |
| JPH09512880A (ja) | 1997-12-22 |
| US5875635A (en) | 1999-03-02 |
| DE69513171D1 (de) | 1999-12-09 |
| SE504687C2 (sv) | 1997-04-07 |
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