MX2011001102A - Metodo para operar un piston de expansion de un motor de vapor. - Google Patents

Abstract

Se describe un método para operar un pistón de expansión en el cual de una alimentación de vapor se conduce vapor vivo al interior de un espacio de cilindro mediante una válvula de entrada, el vapor vivo introducido en el espacio de cilindro se expande en el tiempo de trabajo en virtud de un movimiento de un pistón desde el punto muerto superior al punto muerto inferior, y tras llegar al punto muerto inferior, el vapor expandido se conduce a una purga de vapor desde una abertura de salida que se puede cerrar. La solución técnica descrita se caracteriza porque la abertura de salida se abre tan pronto el pistón se encuentra en la región del punto muerto inferior, y a continuación se cierra antes de que en el tiempo de trabajo el pistón llegue al punto muerto superior. (Fig. 3).

Description

METODO PARA OPERAR UN PISTON DE EXPANSION DE UN MOTOR DE VAPOR Campo de la invención La invención se refiere a un método para operar un pistón de expansión en el cual de una alimentación de vapor se introduce vapor vivo en un espacio de cilindro a través de una válvula de entrada, el vapor vivo introducido en el espacio de cilindro se expande en el tiempo de trabajo en virtud de un movimiento del pistón desde el punto muerto superior al punto muerto inferior, y el vapor expandido, tras alcanzar el punto muerto inferior se conduce a una purga de vapor por una abertura de salida que se puede cerrar.

Antecedentes de la invención Para poder realizar ahorros de combustible, en particular en las máquinas motrices de combustión móviles como en las máquinas motrices de combustión de vehículos actualmente tienen prioridad primordialmente dos soluciones técnicas. Además del uso de diferentes conceptos híbridos, los cuales se ofrecen ante todo para el tráfico urbano y de distribuidores en virtud de los procesos de frenado y aceleración que en ellos tienen lugar, se conocen adicionalmente sistemas^ de recuperación térmica que aprovechan el · calor perdido de una máquina motriz de REF. : 216835 combustión para proporcionar energía de impulsión adicional. Este tipo de sistemas para aprovechar el calor perdido se ofrece en el caso de las máquinas motrices de combustión ante todo para los vehículos que se operan en el tráfico a gran distancia.

En estos sistemas de aprovechamiento del calor perdido, el calor perdido que se obtiene en la región de la máquina motriz de combustión y/o con la evacuación del gas de escape se transfiere la mayoría de las veces a un circuito térmico secundario. En el circuito térmico secundario se circula un fluido portador térmico y usualmente se evapora al menos parcialmente en un evaporador, el vapor se expande en una unidad de expansión, por ejemplo, un pistón de expansión, y finalmente se vuelve a licuar en un condensador. El trabajo mecánico producido con la unidad de expansión se alimenta como trabajo adicional al sistema de impulsión, en particular a un sistema de propulsión de vehículo. De igual manera es imaginable que el trabajo mecánico que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor perdido se use para la impulsión de otros componentes como, por ejemplo, un ventilador o un compresor, o para la producción de energía eléctrica.

En este contexto se conoce por el documento DE 10 2006 043 139 Al un sistema de recuperación térmica para un motor de combustión interna. Con la ayuda de la operación del sistema descrito se le proporciona al vehículo energía de impulsión adicional del calor perdido de la máquina motriz de combustión y/o de la instalación de gas de escape. Tras la expansión del medio de trabajo en forma de vapor en el expansor, el medio de trabajo del circuito térmico secundario se transporta a un condensador en el cual se licúa con emisión de calor, de manera que se cierra el proceso de ciclo de vapor correspondiente .

Además, por la solicitud de patente europea 09009456.6 actualmente todavía no publicada se conoce un pistón de una máquina de expansión de carrera de pistón en la cual un diámetro externo del cuello del pistón es menor que el diámetro externo de la cabeza del pistón y/o del vástago del pistón, y simultáneamente la longitud del cuello de pistón corresponde aproximadamente a la carrera del pistón en el estado montado. Con la solución técnica descrita resulta posible realizar un aprovechamiento efectivo de la energía contenida en el vapor con el auxilio de medios de construcción comparativamente sencillos, y por consiguiente del calor perdido que se genera en una máquina motriz de combustión. La construcción descrita del pistón asegura un arranque suave de una máquina de expansión de pistón y una separación efectiva de los circuitos de aceite y vapor. La separación efectiva de los circuitos de aceite y vapor evita de manera confiable una contaminación mutua de los circuitos mediante el paso del medio respectivo.

Los pistones de expansión de vapor conocidos en el estado de la técnica se operan usualmente mediante el proceso de dos tiempos. En este se introduce en el punto muerto superior el vapor vivo a través de una válvula de entrada en un cilindro de la unidad de expansión, y en el siguiente tiempo de trabajo el vapor se expande suministrando trabajo. Finalmente, en el punto muerto inferior se abre la válvula de salida, y el vapor expandido es expulsado fuera del cilindro durante el tiempo de expulsión mediante el movimiento del pistón desde el punto muerto inferior al superior. Al llegar al punto muerto superior se cierra la válvula de salida y el ciclo correspondiente comienza de nuevo. En función de los parámetros del vapor vivo así como de la presión contraria sobre el lado de salida la relación de compresión se debe establecer de modo que el medio de trabajo se expanda durante el tiempo de trabajo a un nivel adecuado.

En el caso de una relación de compresión demasiado baja, al abrir la válvula de salida el medio de trabajo tiene una presión positiva frente a la presión contraria en la línea de salida, lo cual tiene un efecto negativo sobre el grado de efectividad del ciclo en virtud de la potencial posibilidad de obtener una mayor expansión. Si en cambio la relación de compresión se establece demasiado alta, el medio de trabajo se expande a una presión por debajo de la presión contraria en la línea de salida, lo cual dificulta la expulsión del vapor expandido y nuevamente tiene un efecto negativo sobre el grado de efectividad del ciclo.

El uso de pistones de expansión de vapor al aprovechar el calor perdido emitido por máquinas motrices de combustión requiere de una construcción compleja. Para poder satisfacer todos los requisitos con respecto al peso, costos, durabilidad y el servicio necesario por lo general se utilizan pistones verticales. Mediante esta medida se genera en el punto muerto superior un espacio perdido que es comparativamente grande y por consiguiente provoca relaciones de compresión geométricas bajas. Debido a esto resulta frecuentemente el problema que ni siquiera el espacio perdido se debe llenar suficientemente con vapor vivo.

A partir del estado conocido de la técnica y del problema descrito, la invención tiene por objeto indicar un método para operar una unidad de pistón de expansión de vapor que se puede operar con un grado de efectividad comparativamente alto. El método que se indica deberá en particular reducir la cantidad de vapor vivo que se requiere para llenar el pistón sin que mediante esto se reduzca considerablemente el grado de efectividad del ciclo.

Breve descripción de la invención El problema precedentemente descrito se soluciona con el auxilio de un método de conformidad con la reivindicación 1. Las modalidades favorables de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas y en la descripción siguiente se explican con más detalle haciendo parcialmente referencia a las figuras.

De conformidad con la invención, un método para la operación de un pistón de expansión en el que desde una alimentación de vapor se conduce vapor vivo a través de la válvula de entrada al interior de un espacio de cilindro, el vapor vivo introducido en el espacio de cilindro se expande en el tiempo de trabajo debido a un movimiento de un pistón desde el punto muerto superior al punto muerto inferior, y el vapor expandido se conduce al menos parcialmente fuera de una abertura de salida que se puede cerrar a una purga de vapor, se perfeccionó de manera que la abertura de salida se abre al o después de alcanzar el punto muerto inferior y a continuación se cierra antes de que el pistón en el tiempo de expulsión llegue al punto muerto superior. En este contexto es fundamentalmente imaginable abrir la abertura de salida solamente durante un periodo de tiempo comparativamente corto, por ejemplo en el punto muerto inferior, o durante un periodo de tiempo más largo, ante todo hasta que aproximadamente se alcanza un ángulo del cigüeñal de aproximadamente 30° antes del punto muerto superior.

Fundamentalmente, la reducción de la cantidad de vapor vivo por ciclo del proceso de trabajo es posible de dos maneras. Por una parte es imaginable abrir la válvula de entrada sólo tanto tiempo y tanto así que en el cilindro no se alcanza la presión del vapor vivo. En este caso la válvula de entrada estrangula el vapor vivo a una presión menor que la de la presión del vapor vivo. Sin embargo, esta reducción de la presión provoca una reducción decisiva del grado de efectividad. Por este motivo el método de conformidad con la invención utiliza una segunda posibilidad para reducir la cantidad de vapor vivo por ciclo. En este caso la abertura de salida no está abierta durante todo el tiempo de expulsión, es decir, durante el tiempo en que el pistón se mueve desde el punto muerto inferior al punto muerto superior, sino que la abertura de salida se cierra marcadamente antes de que el pistón llegue al punto muerto superior. Mediante esta medida se logra que una cantidad considerable del vapor ya expandido permanezca en el cilindro y no se derive a la purga de vapor.

Este vapor residual que permanece en el cilindro se comprime de manera favorable en el tiempo de expulsión mediante el movimiento del pistón hacia el punto muerto superior. Este provoca que al abrir la válvula de entrada ya existe una presión marcadamente incrementada en comparación con la presión contraria que de otra manera reina en el cilindro sin la compresión del vapor residual. En virtud de la mayor presión dentro del cilindro en comparación con la presión contraria usual asimismo sólo se introduce en el cilindro una cantidad de vapor vivo comparativamente pequeña. No obstante, mediante la inyección del vapor vivo el vapor mixto que se forma en el volumen perdido del cilindro se lleva a una presión que corresponde a la presión del vapor vivo. La presión del vapor vivo se alcanza mediante una compresión adicional del vapor residual ya previamente expandido dentro del volumen perdido del cilindro, con lo que el estado del vapor mixto se ajusta después de la inyección del vapor vivo en función de los estados del vapor residual precomprimido y del vapor vivo. Esta presión de vapor mixto se puede obtener independientemente de la elección de una relación de compresión adecuada.

Mediante el método de conformidad con la invención para operar un pistón de expansión se logra de manera favorable que el grado de efectividad del expansor es comparativamente alto y al mismo tiempo se obtiene un incremento de presión moderado dentro del cilindro. El incremento de presión moderado se debe a que este se realiza durante un periodo de tiempo más largo, ya que primero se expande previamente el vapor residual y solamente se comprime a continuación de esto al nivel de presión del vapor vivo mediante la inyección de vapor vivo.

Como ya se describió al principio, fundamentalmente son imaginables dos modalidades alternativas del método de conformidad con la invención. En una primera modalidad la abertura de salida se cierra tan pronto el pistón se encuentra en una región entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior. Preferiblemente la abertura de salida se cierra con un ángulo del cigüeñal de 20° a 60° antes del punto muerto superior. Es particularmente adecuado un cierre de la abertura de salida en un intervalo de aproximadamente 45° de ángulo de cigüeñal antes del punto muerto superior.

La segunda modalidad alternativa constituye casi un caso limítrofe para el método de conformidad con la invención. En esta variante la abertura de salida exclusivamente se abre o bien se mantiene abierta tan pronto y mientras el pistón se encuentra en la región del punto muerto inferior. Con una realización de este tipo del método de conformidad con la invención es además imaginable proporcionar de preferencia aberturas en la región de la pared del cilindro, en particular hendiduras que se desbloquean al pasar el canto del pistón durante el tiempo de expansión y se vuelven a cerrar de nuevo al pasar el canto del pistón durante el tiempo de expulsión. De esta manera se desbloquea la abertura de salida para la evacuación del vapor al menos parcialmente expandido tan pronto el pistón se encuentra en la proximidad del punto muerto inferior. En una modalidad preferida la abertura ocurre en un intervalo angular del cigüeñal de 20° antes hasta 20° después del punto muerto inferior. Un perfeccionamiento muy especial de la invención propone un intervalo angular del cigüeñal de 30° para una abertura de la válvula de salida en el caso de úna carrera de pistón de 75 a 85 rara, en particular de 80 mm. Al moverse el pistón nuevamente en dirección al punto muerto superior a continuación de la abertura de las válvulas de salida, la o las abertura (s) de salida se vuelve (n) a cerrar. En una modalidad de este tipo es posible realizar el método de conformidad con la invención con medios de construcción comparativamente sencillos. En particular se prescinde del uso de una válvula de salida adicional. En la modalidad precedentemente descrita del método de conformidad con la invención la abertura de la válvula de salida tiene lugar en el punto muerto inferior. Al moverse el pistón del punto muerto inferior en dirección al punto muerto superior la abertura de salida se vuelve a cerrar, de manera que se comprime el vapor mixto remanente en el cilindro.

La válvula de entrada preferiblemente se abre tan pronto el pistón llega al punto muerto superior, y se mantiene abierta hasta un ángulo de cigüeñal de aproximadamente 30° después del punto muerto superior. La gran ventaja del método de conformidad con la invención se debe a que en el volumen perdido se mezclan dos vapores, específicamente el vapor vivo así como el vapor residual precomprimido, los cuales en el aspecto exergónico son comparativamente similares.

Al llevar a cabo el método de conformidad con la invención, preferiblemente se asegura además que en un periodo de tiempo entre el cierre de la abertura de salida y el subsiguiente cierre de la válvula de entrada, mediante la alimentación del vapor vivo al espacio del cilindro, en particular al volumen perdido del espacio del cilindro se produzca un vapor mixto cuya presión de vapor mixto corresponde al menos aproximadamente a la presión del vapor vivo. La presión del vapor mixto comparativamente alta. La presión del vapor vivo se obtiene mediante una compresión adicional del vapor residual ya previamente expandido dentro del volumen perdido del cilindro, siendo que el estado del vapor mixto se ajusta tras la inyección del vapor vivo en función de los estados del vapor residual precomprimido y del vapor vivo. Mediante el mezclado del vapor vivo con el vapor residual previamente expandido se produce por consiguiente un vapor mixto con una mayor entalpia en comparación con las condiciones usuales . Esta medida aumenta de manera comparativamente sencilla el grado de efectividad del ciclo.

Breve descripción de las figuras A continuación la invención se explica con más detalle mediante las figuras sin limitación de la idea general de la invención.

La Figura 1 muestra la curva de elevación de válvula de la abertura de salida; La Figura 2 muestra el desarrollo de la presión en el cilindro, y Las Figuras 3a-3c representan de manera esquemática un expansor de vapor de 2 tiempos para llevar a cabo el método de conformidad con la invención.

Descripción detallada de la invención En la figura 1 se representa la carrera de una válvula en una abertura de salida del cilindro de un expansor de vapor. Se indican las curvas a, b, c de función de la carrera de válvula mediante el ángulo de cigüeñal con relación a tres diferentes mandos de válvula. La llegada al punto muerto inferior y al punto muerto superior se indica en cada caso mediante una línea de extensión vertical en aproximadamente 182° y 361° de ángulo del cigüeñal. La curva a delgada continua de función así como la curva b a líneas y puntos muestran en cada caso la carrera de la válvula de salida en los procesos estándar conocidos. La tercera curva c de función dibujada como línea gruesa muestra la carrera de válvula de la válvula de salida al usar el método de conformidad con la invención para abrir y cerrar la válvula de salida.

Se puede identificar claramente que en el caso de una carrera de válvula de la válvula de salida de acuerdo a las curvas a, b de función la válvula de salida se abre sobre una región comparativamente amplia entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior del pistón. En comparación, con la abertura de la válvula de salida de conformidad con la invención, la cual se reproduce mediante la curva c dibujada gruesa de función, la válvula de salida en los procesos estándar no sólo se abre durante más tiempo, sino también con más amplitud. Contrariamente a los métodos conocidos, con el uso del método de conformidad con la invención la abertura de salida ya se cierra nuevamente marcadamente antes de que se alcance el punto muerto superior. Mediante la medida descrita el vapor residual que se encuentra en el cilindro en este momento no se evacúa sino que se comprime en virtud del movimiento de avance del pistón en dirección al punto muerto superior con la válvula de salida cerrada.

Una modalidad muy especial del método de conformidad con la invención se aclara en la figura 1 mediante la curva d de función. En esta solución técnica se usa una configuración especial de la abertura de salida. En la pared del cilindro se proporcionan hendiduras que establecen una comunicación entre el espacio interior del cilindro y una purga de vapor tan pronto el canto del pistón pasa sobre la hendidura en el tiempo de expansión. En el tiempo de expulsión el mínimo de una hendidura se cierra nuevamente tan pronto el canto del pistón pasó de nuevo la hendidura en virtud del movimiento contrario del pistón. En el caso representado, el mínimo de una hendidura se abre con un ángulo de cigüeñal de aproximadamente 20° antes de alcanzar el punto muerto inferior y se cierra de nuevo con un ángulo de cigüeñal de aproximadamente 20° después del punto muerto inferior.

Como complemento al desarrollo de la carrera de la válvula de salida durante el movimiento de un pistón representado en la figura 1, en la figura 2 se representan los desarrollos de presión para los tres procesos de cierre de la abertura de salida representados en la figura 1. Se puede identificar claramente que con los procesos a, b, estándar tiene lugar un muy rápido incremento de la presión poco antes de llegar al punto muerto superior. En comparación con esto, el incremento de la presión es muy suave con un cierre prematuro de la válvula de salida, o sea marcadamente antes de que el pistón llegue al punto muerto superior. Esto se debe a que con un cierre prematuro de la válvula de salida la presión en el cilindro aumenta de manera continua mediante la compresión del vapor residual, en tanto que con el uso de los métodos a, b estándar solamente aumenta poco antes de que se alcance el punto muerto superior, en particular aproximadamente con ángulo de cigüeñal de 10° antes de llegar al punto muerto superior.

Con relación al control de las hendiduras de la abertura de salida representado en conexión con la curva d de función en la figura 1 se hace notar que la presión dentro del cilindro en el tiempo de expulsión aumenta en función de la configuración de las hendiduras, en particular de su forma geométrica. En comparación con un control de válvula el incremento de presión tendrá lugar con menos suavidad en la mayoría de los casos, por consiguiente la curva de desarrollo de la presión correspondiente tendrá en esta región un desarrollo un poco más empinado. Sin embargo, en este contexto se hace notar expresamente que para realizar el efecto esencial de la invención no tiene importancia que la abertura de salida se abra o cierre mediante al menos una válvula de salida o con el auxilio de un control de hendiduras adecuado.

En las figuras 3a a 3c se representan esquemáticamente la estructura de un expansor de vapor con el cual se puede llevar a cabo el método de conformidad con la invención. En virtud de que un expansor de vapor correspondiente usualmente se opera en el proceso de dos tiempos, los números de revoluciones del cigüeñal y el árbol de levas son iguales, de manera que las válvulas de entrada y salida se operan mediante una brazo de manivela que se proporciona en el cigüeñal. Una realización de este tipo ofrece ante todo la ventaja de que no se requiere ni un árbol de levas adicional ni un mecanismo de accionamiento respectivo. Naturalmente es fundamentalmente imaginable que también en un pistón de expansión de vapor operado en el proceso de dos tiempos se proporcione adicionalmente al cigüeñal un árbol de levas adicional.

Como lo mostraron las exposiciones precedentes, la invención se refiere a un método para el accionamiento adecuado de válvulas de entrada y salida de una máquina de pistones para la expansión de vapor. Para este propósito, en las figuras 3a a 3c se representan esquemáticamente tres posibilidades técnicas con las que se puede realizar el accionamiento de las válvulas 4, 5. Con cada uno de los tres posibles accionamientos de válvula se puede llevar a cabo el método de conformidad con la invención, que en lo principal se refiere al momento de la abertura asi como del cierre de las válvulas 4, 5. Los componentes esenciales de un pistón de expansión de vapor para la realización del método de conformidad con la invención ilustrados en la figura 3 son el cigüeñal 1, el árbol 2 de levas que tiene formadas las levas 3, la válvula 4 de entrada, la válvula 5 de salida, el detector 6 de posición así como una unidad 7 de accionamiento. En función de la realización constructiva que se selecciona para el motor de vapor, el accionamiento de las válvulas se efectúa mediante el cigüeñal 1 (figura 3a) , mediante el árbol 2 de levas (figura 3b) o mediante la unidad (7) de accionamiento adicional, la cual se puede impulsar en forma eléctrica, hidráulica o neumática. Con el uso de una unidad 7 de accionamiento adicional que ante todo se caracteriza porque no existe una conexión mecánica entre el cigüeñal 1 y la válvula de entrada y salida se proporcionan además un detector 6 de posición en el cigüeñal así como una unidad 10 de mando. Con el auxilio del detector 6 de posición se determina la posición momentánea del cigüeñal 1 y se le transmite a la unidad de mando un valor correspondiente como magnitud de entrada. En la unidad 10 de mando se procesa este valor y se genera una magnitud de salida sobre cuya base tiene lugar el accionamiento de la válvula 4, 5 de entrada y salida mediante la unidad 7 de accionamiento.

Todos los mecanismos de accionamiento de válvula representados en las figuras 3a a 3c tienen en común que el vapor vivo se transporta a la válvula 4 de entrada mediante una alimentación 8 de vapor. La abertura de la válvula de entrada tiene lugar o bien mediante un brazo de manivela del cigüeñal (figura 3a) , una leva 3 del árbol 2 de levas (figura 3b) o mediante el dispositivo 7 de accionamiento tan pronto el pistón 9 se encuentra en el punto muerto superior. Al llegar al punto muerto superior, dentro del volumen de cilindro restante, el llamado volumen perdido, se encuentra vapor residual comprimido que tras la expansión no fue evacuado sino que se comprimió nuevamente. Tras la abertura de la abertura 4 de entrada fluye vapor vivo al interior del volumen perdido, siendo que en virtud de la afluencia de vapor vivo también tiene lugar una compresión del vapor residual previamente expandido que se encuentra en el volumen perdido del cilindro. El vapor mixto que se forma en el cilindro tiene finalmente una presión que corresponde al menos aproximadamente a la presión del vapor vivo en la alimentación 8 de vapor. La presión de vapor vivo se obtiene mediante una compresión adicional del vapor residual ya previamente expandido dentro del volumen perdido del cilindro, siendo que el estado del vapor mixto se ajusta tras la inyección del vapor vivo en función de los estados del vapor residual precomprimido y del vapor vivo.

Con un ángulo de cigüeñal de aproximadamente 30° después del punto muerto superior la válvula 4 de entrada se cierra nuevamente . En virtud del vapor mixto comprimido que se encuentra en el cilindro ahora el pistón 9 se mueve en el tiempo de trabajo en dirección al punto muerto inferior, de manera que el vapor se expande. Al llegar al punto muerto inferior se abre una abertura 5 de salida. En una primera alternativa esta se realiza como hendidura 11 en la pared del cilindro, la cual se desbloquea tan pronto el pistón 9 se encuentra en la región del punto muerto inferior. De manera preferida, la hendidura de escape se desbloquea mediante el paso del canto del pistón con un ángulo de cigüeñal de aproximadamente 20° antes de alcanzar el punto muerto inferior. A través de la abertura 5 de salida o bien la hendidura 11 de escape desbloqueada escapa ahora el vapor mixto expandido.

Tan pronto el pistón 9 se mueve nuevamente en dirección al punto muerto superior la abertura 5 de salida se cierra. En cuanto la abertura de salida no tiene una válvula de salida sino que la hendidura ya descrita, esta se vuelve a cerrar en virtud del movimiento del pistón en el tiempo de expulsión y el paso del canto del pistón ocasionado por esto. Mediante el cierre de la abertura 5 de salida o bien de la hendidura 11 de salida, el vapor residual se comprime de manera que al alcanzar el punto muerto superior la presión del vapor residual sólo es insignificantemente menor que la presión del vapor vivo. La pequeña diferencia de presión entre el vapor residual y el vivo ofrece ante todo la ventaja de que al inyectar el vapor vivo en el volumen perdido del cilindro se mezclan entre sí vapores que son muy similares en el aspecto exergónico. Además de esto, los componentes del cilindro, en particular la válvula de entrada se someten comparativamente a poco esfuerzo en virtud de la compresión del vapor residual y la poca diferencia aunada a esto entre la presión del vapor residual y del vapor vivo. Además, en virtud de la primera forma de diseño posible descrita de la abertura 5 de salida no se requiere una válvula adicional a la válvula 4 de entrada.

Tras llegar al punto muerto superior se abre nuevamente la válvula 4 de entrada y el ciclo descrito comienza de nuevo.

En la segunda alternativa para llevar a cabo el método de conformidad con la invención también se proporciona una válvula en la abertura 5 de escape, la cual se acciona mediante una brazo de manivela del cigüeñal 1, una leva 3 del árbol 2 de levas o una unidad 7 de accionamiento adicional. Con un diseño constructivo de este tipo de la abertura de salida, la abertura de salida se abre tan pronto el pistón llega al punto muerto inferior y se cierra con un ángulo de cigüeñal de aproximadamente 45° antes del punto muerto superior. Después de que la válvula 5 de salida se cerró, el vapor residual remanente en el cilindro se comprime nuevamente mediante el movimiento del pistón, de manera que mediante esto se obtienen las ventajas ya mencionadas en conexión con la descripción de la primera alternativa.

Finalmente se hace notar de que en virtud de la operación preferida de una máquina de pistón de expansión de vapor en el proceso de dos tiempos las válvulas se accionan de manera adecuada con el auxilio de un brazo de manivela de cigüeñal (figura 3a) . Lo favorable en este diseño constructivo es ante todo que es posible prescindir del uso de un árbol de levas adicional.

Lista de símbolos de referencia 1 Cigüeñal 2 Arbol de levas 3 Leva 4 Válvula de entrada 5 Válvula de salida 6 Detector de posición 7 Unidad de accionamiento 8 Alimentación de vapor 9 Pistón 10 Unidad de mando 11 Hendidura de salida Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Método para operar un pistón de expansión en el que se conduce vapor vivo de una alimentación de vapor a través de una válvula de entrada al interior de un espacio de cilindro, el vapor vivo introducido en el espacio de cilindro se expande en el tiempo de trabajo en virtud de un movimiento de un pistón desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior, y tras alcanzar el punto muerto inferior el vapor expandido se conduce a una purga de vapor a través de una abertura de salida que se puede cerrar, caracterizado porque la abertura de salida se abre tan pronto el pistón se encuentra en la región del punto muerto inferior y a continuación se cierra antes de que en el tiempo de expulsión, el pistón llegue al punto muerto superior.

2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura de salida se abre con un ángulo de cigüeñal de 25° a 15°, en particular de 20° antes del punto muerto inferior.

3. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la abertura de salida se cierra con un ángulo de cigüeñal de 25° a 15°, en particular de 20° después del punto muerto inferior.

4. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la abertura de salida se abre al menos una vez con un ángulo de cigüeñal de 20° antes de llegar al punto muerto inferior hasta 20° después de alcanzar el punto muerto inferior.

5. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura de salida no se abre antes de que el pistón llegue al punto muerto inferior.

6. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura de salida sé cierra en el tiempo de expulsión en el intervalo de un ángulo de cigüeñal de 70° a 100° después del punto muerto inferior.

7. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la válvula de entrada se cierra en un intervalo de una posición de cigüeñal de 25° a 35° después de alcanzar el punto muerto superior.

8. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque mediante la alimentación de vapor vivo al espacio interior del cilindro en el periodo de tiempo entre el cierre de la abertura de salida y el cierre de la válvula de entrada, se produce un vapor mixto, cuya presión de vapor mixto corresponde aproximadamente a la presión del vapor vivo.

9. Uso del método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en un pistón de expansión de un ciclo de vapor que se alimenta de calor de un ciclo de refrigeración de una máquina motriz de combustión.

10. Uso del método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en un pistón de expansión de un ciclo de vapor que se alimenta de calor de un ciclo de refrigeración de una máquina motriz de combustión de un vehículo .