NL8007072A - Heen- en weergaande warmtemotor. - Google Patents

Description

Jf, u

Lx 5776

Heen- en weergaande warmtemotor·

De uitvinding heeft betrekking op een heen- en weergaande motor met uitwendige verbranding, d.w.z. een motor met een of meer cilinders met bijbehorende zuigers, waarvan de heen- en weergaande beweging een krachtbron vormt, en waarbij de warmte voor het aan-5 drijven van de motor buiten de cilinder wordt voortgebracht. In het bijzonder verschaft de uitvinding een nieuwe werkingskringloop·

Er zijn reeds vele pogingen gedaan om een motor te verschaffen, die zowel een groot nuttig warmte-effekt wat betreft het omzetten van de toegevoerde warmte in nuttige arbeid, als een aan-10 vaardbare verhouding tussen vermogen en gewicht resp. vermogen en inhoud van de motor heeft. Een motor met inwendige verbranding heeft een goede verhouding tussen vermogen en gewicht, doch een betrekkelijk klein nuttig warmte-effekt. De dieselmotor heeft het beste nuttig warmte-effekt (tot ongeveer 40 %)· Thermodynamisch doeltreffen-15 der werkende machines, die berusten op de Carnot-, Stirling- en

Ericsson-kringlopen, zijn reeds gebouwd, doch deze hebben in de prak- · tijk niet voldaan, en in het bijzonder wegens de moeilijkheden bij het verschaffen van een kleine en doeltreffende warmtewisselaar, waarmede het arbeidsgas snel en doeltreffend kan worden verwarmd door 20 een uitwendige warmtebron.

De stoommachine is een bekende vorm van een machine met uitwendige verbranding, doch de verhouding tussen vermogen en gewicht is in het algemeen klein, hetgeen een gevolg is van het feit, dat een afzonderlijke stoomketel en een condensor vereist zijn. De 25 stoommachine gebruikt gewoonlijk gedroogde stoom of een andere droge damp als arbeidsmiddel. Bovendien wordt het nuttig effekt van de stoommachine beperkt door de beperkingen van de Sankine-kringloop.

De uitvinding verschaft een heen- en weergaande motor met uitwendige verbranding, waarbij de energie aan een arbeidsruimte van 30 de motor wordt toegevoerd door tussenkomst van een warmte-overdrachts-middel, welke motor bestaat uit: - een cilinder met een daarin aangebrachte zuiger, die een arbeidsruimte begrenzen, waarbij de zuiger in de cilinder verschuifbaar is, teneinde een samenpersings- en een uitzettingsslag te kunnen 35 uitvoeren; - een warmtewisselaar voor het buiten de cilinder verwarmen van het 8007072 *· * - a - warmte-overdrachtsmiddel onder een zodanige druk, dat dit middel in de vloeibare toestand wordt gehouden; - een inspuitmiddel, dat is ingericht om het verwarmde vloeibare overdrachtsmiddel in de arbeidsruimte in te spuiten nabij het 5 einde van de samenpersingsslag van de zuiger, waardoor dit middel uit zichzelf in de arbeidsruimte kan verdampen; en - een uitlaat in de cilinder, waarmede nabij het einde van de uit-zettingsslag van de zuiger het warmte-overdrachtsmiddel uit de arbeidsruimte kan worden afgevoerd· 10 De warmtewisselaar omvat bij voorkeur een brander voor het verwarmen van het overdrachtsmiddel. Bij voorkeur wordt een perspomp gebruikt om het verbrandingsgas, gewoonlijk lucht, naar de brander te voeren· Een perspomp is echter niet wezenlijk.

De perspomp kan voorts worden gevormd door een samenper-15 singsruimte van de cilinder. Ook kan een afzonderlijke draaiende heen- en weergaande perspomp worden gebruikt, in het bijzonder een schoepen- of turbinepomp.

De cilinder kan een enkele dubbelwerkende cilinder zijn, waarin een zuiger is aangebracht, die aan de ene zijde (gewoonlijk 20 de zuigerstangzijde) de samendrukkingsruimte, en aan de andere zijde de arbeidsruimte begrenst. Het zal echter duidelijk zijn, dat ook daaraan gelijkwaardige onderdelen kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld twee bij een gemeenschappelijke as behorende cilinders, waarbij de zuiger van de ene cilinder de samendrukkingsruimte, en die 25 van de andere de arbeidsruimte begrenst.

De motor kan ook een paar tegen elkaar in werkende zuigers omvatten, die binnen een gemeenschappelijke cilinder verschuifbaar zijn, een en ander zodanig, dat de arbeidsruimte door de kopvlakken van de beide zuigers en de cilinderwand wordt begrensd.

20 Kaar behoefte kunnen verschillende inlaat- en uitlaatklep pen van de gangbare soort worden gebruikt, die in het bijzonder de vorm van terugslagkleppen kunnen hebben, dan vel door middel van een door de motor aan te drijven nok kunnen worden aangedreven. Dit sluit niet uit, dat de kleppen ook achterwege kunnen worden gelaten, 35 waarbij-in het bijzonder de zuiger zelf kan worden gebruikt om uit-laatpoorten te openen en te sluiten, zoals bij een tweeslagsmotor.

Een inspuitonderdeel wordt gebruikt voor het inspuiten van een voorverwarmd vloeibaar warmte-overdrachtsmiddel in de arbeidsruimte. Het doel van dit ingespoten overdrachtsmiddel is het ver- 8007072 r 4 - 3 - schaffen van een warmte-overdracht vanuit de warmtewisselaar naar de arbeidsruimte, en de druk van de damp in de arbeidsruimte daardoor te vergroten.

Tijdens de werking van de motor zal de arbeidsruimte een 5 bepaalde resthoeveelheid van de damp van het warmte-overdrachtsmiddel, en gewoonlijk ook enige vloeistof van dit middel, bevatten. Het warmte-overdrachtsmiddel zal tenminste gedeeltelijk in de arbeidsruimte verdampen onder de werkomstandigheden na het inspuiten.

Teneinde verwarring te voorkomen zullen de in het onder-10 staande te gebruiken uitdrukkingen worden toegelicht. Het warmte-overdrachtsmiddel kan aanwezig zijn in de vorm van een vloeistof of van een damp. De uitdrukking natte damp wordt gebruikt voor het geval, dat de ingespoten vloeistof zowel in de vloeibare toestand (bijvoorbeeld als druppeltjes) als in de dampvorm aanwezig is.

15 Bij voorkeur wordt het vloeibare overdrachtsmiddel door middel van een brander in een gedrongen warmtewisselaar verwarmd, bijvoorbeeld in een spoel uit buis met een nauwe boring, en vel tot een hoge druk en een hoge temperatuur (d.w.z. een grote inwendige energie)· Daar een buis met een .dergelijke smalle boring hogejdrukken kan 20 weerstaan, is het gewoonlijk mogelijk de vloeistof tot aan het kritische punt te verwarmen. Voor bijzondere toepassingen, waarin de warmte-overdrachtssnelheid groot moet zijn, kan het de voorkeur verdienen het middel tot een temperatuur en een druk boven het kritische punt te verwarmen. De inwendige energie van het overdrachtsmiddel 25 wordt bij het inspuiten snel vanuit de hete vloeibare -druppels op de arbeidsruimte overgedragen, wanneer de vloeistof verdampt, waardoor de druk wordt verhoogd. De damp in de arbeidsruimte van de cilinder zet uit (gewoonlijk polytropisch, d.w.z. niet-adiabatisch), waardoor de zuiger wordt aangedreven en arbeid wordt verricht.

30 Het warmte-overdrachtsmiddel is een verdampende vloeistof, bijvoorbeeld water, waarvan een deel plotseling tot damp verdampt bij het inspuiten in de arbeidsruimte. De warmte-overdracht tussen de warme ingespoten waterdamp en de damp in de arbeidsruimte is zeer snel. De ingespoten vloeistof dient derhalve slechts als een warmte-35 overdrachtsmiddel, dat de damp in de arbeidsruimte in staat stelt om inwendige energie in mechanische arbeid om te zetten. Het is gewenst, dat het warmte-overdrachtsmiddel een grote warmtegeleidendheid heeft, teneinde de warmte-overdracht in de warmtewisselaar zo groot mogelijk te maken. Het middel bestaat bij voorkeur uit water, olie, natrium, 8007072 4· v - 4 - kwik, of mengsels daarvan. Het mengen kan binnen of buiten de ar-’ beidsruimte plaatsvinden. Het is mogelijk, dat de arbeidsruimte een verdampend warmte-overdrachtsmiddel bevat, dat door het inspuiten van het verwarmde vloeibare middel (dat zelf niet verdampbaar be-5 hoeft te zijn) verdampt. Om de smering van de motor te verbeteren, kan het water worden gebruikt in de vorm van een mengsel met olie, bijvoorbeeld als een emulsie, dispersie of oplossing van water en een in water oplosbare olie.

Tijdens de werking zal steeds een resthoeveelheid van 10 damp, die door verdamping van het warmte-overdrachtsmiddel is verkregen, en gewoonlijk ook enige vloeistof in de arbeidsruimte aanwezig zijn. Het vasthouden van enig achterblijvend vloeibaar middel in de arbeidsruimte na· het aflaten is gewenst, zoals nog nader zal worden toegelicht, daar dan de drukken, die tijdens de samenpersingsslag 15 worden bereikt, worden verlaagd. Het kan gewenst zijn de cilinder en/of de zuiger zodanig uit te voeren, dat enig vloeibaar middel na het aflaten in de arbeidsruimte wordt achtergehouden. Dit kan in het algemeen geschieden door geschikte uitsparingen in de zuiger en/of de cilinder aan te brengen.

20 De druk in de arbeidsruimte in het onderste dode punt (QDP) zal in het algemeen hoger zijn dan de omgevingsdruk (0,1 MPa), en het zal in het algemeen de voorkeur verdienen het afgelaten middel tot althans ongeveer 0,1 MPa te ontspannen. De druk in het bovenste dode punt (BDP) wordt bepaald door de samenpersingsverhouding, 25 die voor een groot nuttig effekt in het algemeen tenminste 10 : 1 bedraagt. De motor is echter in staat bij een zeer geringe samenpersingsverhouding, bijvoorbeeld minder dan 5 ! 1i te werken. De motor heeft bij voorkeur een boring/slag-verhouding van 1 : 1..1 : 3·

De motor volgens de uitvinding dient te worden onderschei-30 den van een stoommachine, daar het warmte-overdrachtsmiddel in de vloeibare vorm wordt gehouden, en niet kan verdampen, alvorens het in de arbeidsruimte is ingevoerd. Dit in scherpe tegenstelling tot een stoommachine, waarin, zelfs wanneer een ketel met snelle verdamping wordt gebruikt, het water steeds in de vorm van stoom in de ci-35 Under wordt gevoerd. Daar oververhitting van de stoom noodzakelijk is, teneinde waterdruppeltjes in de stoommachine te verwijderen, is het niet mogelijk vloeibaar water rechtstreeks in de cilinder van een stoommachine te laten verdampen, daar dit aanleiding zou geven tot waterdruppeltjes in de cilinder. In de motor volgens de uitvin- 8007072 - 5 - ding verdient liet daarentegen de voorkeur, dat het grootste deel van het water in de arbeidsruimte in de vorm van vloeistofdruppeltjes aanwezig is, daar dit de hoeveelheid hercondensatie beperkt, die nodig is om de latente verdampingswarrate terug te winnen.

5 Daar het grootste gedeelte van het water in de vloeibare vorm wordt ingespoten en afgevoerd, is er nagenoeg geen entropie-vergroting tengevolge van verdamping. In de Rankine-kringloop in een stoommachine voimt deze verdamping een theoretische grens aan het nuttig effekt van een niet-ideale machine, daar arbeid moet worden ver-10 richt om de afgevoerde stoom weer tot vloeibaar water te condenseren. Dit is in de motor volgens de uitvinding niet nodig, zodat nagenoeg alle inwendige energie, die door het ingespoten vloeibare water wordt verloren, in nuttige arbeid kan worden omgezet. Het grootste deel van het warmte-overdrachtsmiddel zal gewoonlijk niet van toestand 15 veranderen. Het theoretische nuttig effekt van de kringloop volgens de uitvinding is derhalve groter dan dat van de Rankine-stoomkring-loop.

Het is nodig, dat het verwarmde warmte-overdrachtsmiddel in de vloeibare toestand wordt gehouden alvorens te worden ingespo-20 ten. Hoewel dit door middel van geschikte tasters kan worden bereikt, die verzekeren, dat de temperatuur bij een bepaalde druk nooit de kooktemperatuur overschrijdt, is gebleken, dat, wanneer een mondstuk van geschikte afmetingen met de -warmtewisselaar, waarin het vloeibare overdrachtsraiddel wordt verwarmd, wordt verbonden, en een stroom 25 van vloeibaar middel door deze warmtewisselaar wordt gehandhaafd, het toevoeren van warmte aan dit vloeibare middel niet tot het koken daarvan zal leiden. Door een geschikte keuze van de afmetingen van dit mondstuk kunnen ingewikkelde temperatuur- en druktasters worden vermeden. Het mondstuk kan uiteraard ook deel uitmaken Van de in-30 spuitmiddelen, waarmede het vloeibare middel wordt ingespoten. Aldus wordt het mogelijk de draaisnelheid van de motor te regelen door eenvoudigweg de hoeveelheid warmte te regelen, die door de brander wordt toegevoerd, bijvoorbeeld door het regelen van de vloeistoftoevoer naar de brander (voor een vaste inspuitsnelheid van de vloei-35 stof).

De draaisnelheid van de motor kan ook worden geregeld door het veranderen van de inspuitsnelheid van het vloeibare middel, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een pomp met veranderbare verplaatsing. 8 0 0 7 0 7 > * * - 6 -

Gewoonlijk wordt het warmte-overdrachtsmiddel teruggewonnen, nadat het uit de arbeidsruimte is afgelaten. Het afgelaten middel zal nog enigszins warm zijn, en kan weer naar de warmtewisselaar worden teruggevoerd, zodat de inwendige energie ervan niet verloren 5 gaat. Op deze wijze werkt het middel uitsluitend als een warmteoverdracht smiddel, en wordt het niet aanmerkelijk verbruikt.

Water is een bij voorkeur gebruikt warmte-overdrachtsmid-del. Er kunnen middelen aanwezig zijn om het door verbranding in de brander ontstane water terug te winnen. Het wordt dan mogelijk elke 10 aanvulling van het water te vermijden, daar dit nu door verbrandings-water uit de brander kan geschieden.

Het naar de brander gevoerde gas kan deelnemen aan de verbranding, die in de brander plaatsvindt. Het gas kan bijvoorbeeld een gas zijn, dat de verbranding ondersteunt, zoals zuurstof, lucht, of 15 een ander zuurstof bevattend gas, of stikstofoxyde. Ook kan het gas zelf een brandbaar gas zijn, waartoe elk bekend brandbaar gas geschikt is, zoals gasvormige koolwaterstoffen, koolmonoxyde of waterstof.

De in de brander verbrande brandstof kan elke geschikte 20 brandstof zijn, zoals benzine, stookolie, vloeibaar gemaakte of gasvormige koolwaterstoffen, alkoholen, hout, steenkool of kooks.

In het algemeen verdient het de voorkeur verschillende warmteterugwinmiddelen te gebruiken. Zo kan de gehele motor in een isolerende omhulling worden geplaatst, en van warmtewisselaars worden 25 voorzien, waarmede strooiwarrate kan worden opgevangen, om bijvoorbeeld te worden gebruikt voor het voorverwarmen van de brandstof voor de brander. Het verdient voorts de voorkeur de in de verbrandingsgassen achterblijvende warmte terug te winnen, hetgeen kan worden bereikt door de verbrandingsgassen door een sproeikamer te voeren, 50 waarin een vloeistofstroom (in het algemeen dezelfde vloeistof als die in de motor wordt ingespoten, door het verbrandingsgas wordt versproeid. Het verdient de voorkeur dat het vloeibare middel door de verbrandingsgassen wordt gesproeid om dit middel tot dichtbij het kookpunt ervan te verwarmen, alvorens het naar de warmtewisselaar 55 wordt gevoerd. Wanneer voorts water wordt gebruikt, wordt het gebruik van een watersproeikamer of condensor gunstig, daar van de brander afkomstig verbrandingswater nu uit de verbrandingsgassen kan worden gecondenseerd, zodat het niet nodig is aanvullingswater naar de motor te voeren. Gewoonlijk omvat het afgevoerde warmte-overdrachts- 8007072 * u - 7 - middel een hoeveelheid damp. Deze damp kan van het vloeibare middel worden afgescheiden in een val, en met verbrandingsgas naar de brander worden gevoerd, waardoor het verbrandingsgas wordt voorverwarmd en meer damp wordt gecondenseerd.

5 De uitvoering van de motor volgens de uitvinding wordt in bepaalde opzichten in vergelijking met bekende motoren, zoals motoren met inwendige verbranding, aanmerkelijk vereenvoudigd. De in de arbeidsruimte optredende temperaturen zijn gewoonlijk lager, zodat de moeilijkheden bij het afdichten van de zuigers worden verminderd.

10 Voorts wordt opgemerkt, dat vermogen door de'motor volgens de uitvinding bij een lagere temperatuur wordt afgegeven dan bijvoorbeeld in een motor met inwendige verbranding. Verder heeft een motor met inwendige verbranding een kleiner nuttig warmte-effekt, aangezien middelen aanwezig moeten zijn om de cilinders af te koelen en het 15 vastlopen van de zuigers en dergelijke te voorkomen.

Daar de in de motor optredende temperaturen betrekkelijk laag zijn, bijvoorbeeld minder dan 250 °C, is het gewoonlijk niet nodig de cilinder uit metaal te vervaardigen. Kunststoffen zoals poly-tetrafluoretheen (ΡΤΙΈ), met siliconenhars gedrenkte glasvezels, en 20 andere in de techniek gebruikte kunststoffen, zijn in bijzonder gunstig wegens hun lage prijs en gebruiksgemak. Ook andere isolerende materialen als hout of keramiek kunnen worden gebruikt.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de hete vloeistof in het ene uiteinde van de arbeidsruimte ingespoten, terwijl de uitlaat 25 zich aan het tegenovergestelde uiteinde van de zuigerslag bevindt.

Het gebruik van materialen met geringer warmtegeleidendheid maakt het mogelijk, dat het ene uiteinde van de cilinder heet, en het uit-laatgebied betrekkelijk koel is.

Het vermogen wordt gewoonlijk van de motor afgenomen door 30 tussenkomst van een met de heen- en weergaande zuiger verbonden zui-gerstang. Het vrije uiteinde van de zuigerstang kan met een krukpen op een vliegwiel worden gekoppeld, dan wel met een krukas, teneinde de heen- en weergaande beweging in een draaibeweging om te zetten.

Hoewel de uitvinding is beschreven met betrekking tot een 33 motor met één enkele cilinder, zal het duidelijk zijn, dat een motor met twee of meer cilinders in de praktijk de voorkeur verdient. Elke motor vereist daarbij gewoonlijk slechts een enkele warmtewisselaar en sproeikamer.

De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor 8007072 - 8 - het doen werken van een heen- en weergaande motor met uitwendige verbranding, en op een samenstel van onderdelen voor het ombouwen van een motor (bijvoorbeeld een motor met inwendige verbranding, zoals een dieselmotor) in een motor volgens de uitvinding.

5 De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toege licht aan de hand van een tekening; hierin toont: fig. 1 een schematische voorstelling van een eerste uitvoeringsvorm van een motor met uitwendige verbranding volgens de uitvinding; 10 fig. 2 een vereenvoudigde voorstelling van de motor van fig. 1; fig. 3 een schematische doorsnede van een cilinder van een dergelijke motor; fig. k een schematische doorsnede van een warmtewisselaar 15 van deze motor; fig. 5 een schematische doorsnede van een sproeitoestel voor het koelen van verbrandingsgas van de brander van een dergelijke motor; fig. 6 enige diagrammen voor het verduidelijken van de 20 werking van het eerste uitvoeringsvoorbeeld; fig. 7 overeenkomstige diagrammen van een bekende twee-slagsmotor met inwendige verbranding; fig. 8 een aanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van een tweede uitvoeringsvorm van de motor volgens de uitvinding; 25 fig. 9 een eindaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van de motor van fig. 8; en fig. 10 een stromingsdiagram van een waterterugvoerkring- loop.

Zoals afgebeeld in fig. 1 bestaat de motor met uitwendige 30 verbranding volgens de uitvinding in hoofdzaak uit een cilinder 5 met een zuiger 6, die een samenpersingsruimte C en een arbeidsruimte P begrenst, voorts een verwarmingsspoel H voor het verwarmen van vloeibaar water onder druk door middel van een brander B, zonodig een voorverwarmer PH voor het voorverwarmen van de brandstof voor de 35 brander door middel van de warmte van de verbrandingsgassen, een sproeitoestel S voor het afkoelen en wassen van verbrandingsgas van de brander, een pomp X voor het toevoeren van water onder druk naar de verwarmingsspoel, en een val T voor het terugwinnen en afscheiden van damp en vloeibaar water uit de uitlaat van de arbeidsruimte.

8 0 07 0 7 2 ,* * - 9 -

De motor volgens de uitvinding werkt op de volgende wijze. Lucht A met de omgevingstemperatuur en -druk wordt in de samenper-singsruimte C van de cilinder 3 gevoerd door de zuiger 6 naar rechts (zoals gezien in fig. 1) te verplaatsen, waarbij een inlaatterugslag-3 klep 4 wordt geopend. De uitlaat van de samenpersingsruimte C is afgesloten door middel van een terugslagklep 2. Wanneer de zuiger 6 de meest rechtse stand heeft bereikt (bovenste dode punt, BDP), wordt de inlaatklep b gesloten. Sen verdere beweging van de zuiger naar links veroorzaakt samenpersing van de lucht.

10 Het samenpersen gaat door, tot een voldoende luchtdruk in de ruimte C is bereikt voor de werking van de brander B. Zodra de zuiger het onderste dode punt (ODP) bereikt, wordt de klep 3 geopend, waardoor natte damp uit de arbeidsruimte P wordt afgelaten. Verder wordt de terugslagklep 2 geopend, zodat samengeperste en enigszins 13 verwarmde lucht naar de val T wordt gevoerd.

Nabij het bovenste dode punt wordt heet vloeibaar water onder druk door een klep 1 en bijbehorend inspuitmondstuk 51 ingespoten, waardoor de druk in de cilinder (langs de lijn bc in fig. 6) snel toeneemt tengevolge van de verwarming van de waterdamp, die 20 reeds in de arbeidsruimte aanwezig is, tengevolge van de verdamping van een deel van het ingespoten water. De zuiger beweegt dan terug naar het onderste dode punt, waardoor de druk en de temperatuur in de arbeidsruimte afnemen. Het uitzetten van de damp in de cilinder • wordt voorgesteld door de lijn cd in fig. 6. Nabij het onderste dode 25 punt wordt natte damp uit de cilinder gedreven, die door tussenkomst van een klep 3 en een cilindervormig schot 10 in de val T wordt gevoerd. In deze val T wordt vloeibaar water teruggewonnen, dat naar de verwarmer H wordt teruggevoerd, waar het weer wordt verwarmd en onder druk wordt gezet. Aanvullingswater W kan desgewenst naar de 30 val T worden gevoerd.

De droge verzadigde damp in de val T wordt met samengeperste lucht uit de samenpersingsruimte C gemengd, waardoor de verbrandingslucht wordt voorverwarmd, die vervolgens naar de brander B wordt gevoerd.

33 Tussen de val T en de brander kan desgewenst een droger D

worden aangebracht, waarbij daarin gevormd vloeistofcondensaat door middel van een leiding 7 naar de val wordt teruggevoerd.

De voorverwarmer PH verschaft een voorverwarming van de brandstof F, die vervolgens door een leiding 8 door de brander 3 8 0 07 0 7 2 - 10-

I V

stroomt. Water, dat uit de verbrandingsgassen condenseert, wordt door middel van een leiding 9 naar de pomp teruggevoerd.

Afhankelijk van de samenpersingsverhouding en de draaisnelheid op het beschouwde tijdstip, kan de temperatuur van het ingespo-5 ten water hoger zijn dan of gelijk zijn aan de temperatuur van de arbeidsruimte juist voor het inspuiten.

Fig. 2 beklemtoont het feit, dat het water zelf in hoofdzaak als een warmte-overdrachtsmiddel dienst doet, dat na het gebruik wordt teruggevoerd. Het enige uit het stelsel verloren water 10 is het water, dat in de afgekoelde verbrandingsgassen in de sproei-kamer S wordt weggevoerd.

De kringloop zal nu nader worden beschreven.

Water met de omgevingsdruk en -temperatuur van minder dan 100 °C wordt van de val T (en zonodig ook van de sproeikamer S en de 15 voorverwarmer PH) naar de pomp X gevoerd, die het water onder een hoge druk naar de verwarmer H voert. Het water in de verwarmer H wordt tot een temperatuur van rond JOQ °C en een temperatuur van ongeveer 8,6 MPa verwarmd. In beginsel kan het water tot elke temperatuur boven of onder de kritische temperatuur en druk (22 MPa resp.

20 37^ °C) worden verwarmd, doch de druk zal altijd zodanig worden gekozen, dat bij elke temperatuur het water in de vloeibare toestand blijft.

De arbeidsruimte P bevat restwater van de vorige slag in de vorm van een vloeistof of damp. Wanneer de zuiger naar BDP be-25 weegt, wordt het gasvormige water tot ongeveer 2,2 MPa samengeperst, waarbij (voor een samenpersingsverhouding van 16 : 1) de temperatuur in het bovenste dode punt ongeveer 217 °C zal zijn. De samenpersingsverhouding van de cilinder bedraagt gewoonlijk 10 ; 1..20 ; 1. Enige verdamping van het restwater kan tijdens het samenpersen optreden, 30 afhankelijk van de zuigersnelheid. Dit vermindert oververwarming van de samengeperste damp, waardoor de damp in de droge verzadigde toestand wordt gehouden.

In BDP wordt water onder een druk van ongeveer 8,6 MPa en een temperatuur van 300 °C in de arbeidsruimte P gespoten door tus-35 senkomst van het inspuitmondstuk 51» waarbij een deel van het vloeibare water onmiddellijk plotseling tot damp verdampt, waardoor de rest van het ingespoten vloeibare water fijn wordt verdeeld, en de druk in de ruimte P snel toeneemt. De waterinspuiting duurt gedurende ongeveer 5·»25 % van de gehele slag. De bereikte druk hangt af van 8007072 t - 11 - de hoeveelheid en de temperatuur van het ingespoten vloeibare water, en van het verdampte gedeelte daarvan.

De snelle druktoeneming veroorzaakt een verplaatsing van de zuiger 6 naar ODP. Bond 35° voor ODP wordt de uitlaatklep 3 ge-5 opend, zodat vloeibaar water en waterdamp uit de ruimte P wordt afgelaten. De uitlaat staat in verbinding met de val T, waarin het vloeibare water wordt teruggewonnen, en vervolgens naar de verwarmer H wordt teruggevoerd.

Hoewel in het voorgaande sprake is geweest van een zuiger-10 perspomp, die zonodig deel kan uitmaken van dezelfde cilinder als waarin zich de arbeidsruimte bevindt, zal het duidelijk zijn, dat ook andere pompen kunnen worden gebruikt zoals bijvoorbeeld een draaibare perspomp of dergelijke

Het afgebeelde uitvoeringsvoorbeeld maakt een zeer eenvou-13 dige cilinderuitvoering mogelijk, zoals in fig. 3 bij wijze van voorbeeld is weergegeven. De betrekkelijk lage temperaturen, die daarin optreden, maken het mogelijk in de techniek gebruikte kunststofmate-. rialen voor het vervaardigen van de cilinder te gebruiken, welke materialen in het bijzonder een geringe warmtegeleidendheid hebben.

20 De in fig. 3 afgebeelde cilinder omvat een cilinderlichaam 32 met een rij volgens de omtrek gerangschikte poorten 53, die de uitlaat van de arbeidsruimte P van de cilinder vormen. Een cilinder-kop 5k met een inspuitmondstuk 51 is aan het ene uiteinde van het lichaam 52 aangebracht, terwijl een eindplaat 55 met een inlaat 56 25 en een uitlaat 57 (met bijbehorende terugslagkleppen) aan het andere einde de samenpersingsruimte afsluit. Een zuiger 58 met een zuiger-stang 59 bevindt zich binnen de cilinder.

Het uiteinde van de cilinder nabij het inspuitmondstuk 51 zal een betrekkelijk hoge temperatuur hebben, terwijl het uiteinde 30 nabij de uitlaatpoorten 53 op een betrekkelijk lage temperatuur blijft. Het gebruik van kunststofmaterialen met een geringe warmtegeleidendheid maakt het mogelijk een dergelijk temperatuurverschil te handhaven. Wanneer daarentegen de warmte naar de uitlaatpoorten 53 zou kunnen afvloeien, zou de temperatuur van de uitlaatgassen toe-35 nemen, hetgeen tot een vermindering van het nuttig warmte-effekt zou leiden.

Wanneer een motor met verscheidene cilinders wordt gebruikt, kunnen met nokken bediende inspuitkleppen op elke cilinder worden aangebracht. Ook kan een verdeler worden gebruikt, die het hete water 8007072 I .

- 12 - onder druk bij tussenpozen over de desbetreffende cilinders verdeelt. De inspuitmondstukken kunnen een vaste hoeveelheid water bij een veranderende temperatuur afgeven. Het is ook mogelijk inspuitmondstuk-ken te gebruiken, die verschillende hoeveelheden water bij een vaste 5 temperatuur leveren, in het bijzonder wanneer een snellere verandering in de draaisnelheid gewenst is.

Fig. b toont de uitvoering van de warmtewisselaar, die de verwarmingsspoel H en de brander B omvat. Deze warmtewisselaar omvat een binnenhuis 60 en een buitenhuis 61, die een dubbele baan 10 voor verbrandingsgassen vanaf de brander bepalen. Een isolatie 6b is rond de buitenzijde van de warmtewisselaar aangebracht. Een brand-stof-inlaatstraalpijp dient voor het toevoeren van brandstof F in door een luchtinlaat binnentredende lucht A. Water W stroomt door de verwarmingsspoel H, die uit een binnenspoel 62 en een buitenspoel 63 15 bestaat, waarbij de stroomzin met pijlen is aangeduid, een en ander zodanig, dat het water de binnenspoel 62 verlaat in een pomp dicht bij het punt met hoogste temperatuur van de brander. Het hete water onder druk wordt door een leiding 50 vóór inspuiting in de arbeids-ruimte P afgevoerd.

20 Fig. 5 toont een sproeitoestel voor het afkoelen en was sen van de verbrandingsgassen, die van de brander B afkomstig zijn, waarbij een deel van de warmte en van het door verbranding gevormde water kan worden teruggewonnen. Dit toestel omvat een sproeikamer 17 met een trechter 18, waarop water door middel van een sproeikop b"\ 25 door de stroom van hete verbrandingsgassen wordt gesproeid. De verbrandingsgassen worden ingevoerd door een inlaat 19, en stromen rakend rond de kamer, alvorens door de afvoer 20 als gekoeld verbrandingsgas te worden afgevoerd. Het verbrandingsgas stroomt door het ver-sproéide water, en vervolgens door een watergordijn, dat vanaf de 30 binnenrand van de trechter 18 naar beneden valt. Bij voorkeur worden de verbrandingsgassen tot beneden 100 °C afgekoeld, teneinde de latente verdampingswarmte van water uit de brander terug te winnen.

Water van althans ongeveer 100 °C vloeit door de uitlaat 21 af, alvorens door de pomp X naar de warmtewisselaar te worden gevoerd.

35 Koud toevoerwater W wordt in de kamer gevoerd door tussenkomst van een regelkraan 40, waarmede een vast waterpeil nabij de bodem van de sproeikamer kan worden gehandhaafd. Een rondvoerpomp E met een bijbehorende leiding 22 dient voor het rondvoeren van het water door de sproeikamer, teneinde de temperatuur ervan tot nabij de kooktempera- 8007072 - 13 - tuur te verhogen. Wanneer het in de praktijk gewenst is de verbrandingsgassen tot beneden 100 °C af te koelen, kan het nodig zijn het water door de uitlaat 21 bij een aanmerkelijk lagere temperatuur, bijvoorbeeld 50 °C af te voeren.

5 Fig. 6 toont de geïdealiseerde thermodynamische werking van de motor van fig. 1.Fig. 7 toont ter vergelijking de overeenkomstige krommen voor een gebruikelijke tweeslagsmotor.

Zonder de uitvinding op enige wijze te willen beperken door een bepaalde theorie,wordt aangenomen, dat de werking van de 10 motor als volgt kan worden weergegeven.

Fig. 6 toont pV- en TS-diagrammen. Nauwelijks enig ingespoten water zal plotseling tot damp verdampen, terwijl het grootste gedeelte als druppeltjes in de vloeibare toestand blijft.

Op elk tijdstip is er een bepaalde hoeveelheid achterge-15 bleven waterdamp in de arbeidsruimte. In eerste benadering kan deze achterblijvende waterdamp worden beschouwd als een gasvormig arbeidsmiddel, dat tijdens elke werkingskringloöp warmte opneemt en afgeeft, en daarbij arbeid verricht. De arbeidsruimte kan verder vloeibaar restwater bevatten.

20 Waterdamp in de arbeidsruimte P wordt tijdens de samen- persingsslag samengeperst langs de lijn ab. De samenpersing is niet isoëntropisch wegens de verdamping van restwater in de cilinder.

De verdamping van het restwater in de arbeidsruimte tijdens het samenpersen leidt tot een vermindering van de entropie van 25 de damp. Wanneer er geen restvloeistof in de arbeidsruimte aanwezig zou zijn, zou adiabatische samenpersing van de waterdamp tot een verfci-kale lijn ab in het TS-diagram leiden, hetgeen betekent, dat de waterdamp zou worden oververhit. Bij aanwezigheid van vloeibaar water zal echter elke neiging tot oververhitting worden tegengewerkt door 30 verdamping van een deel van de vloeistof. De lijn ab volgt derhalve de lijn van de droge verzadigde damp, die voor water met een onderbroken lijn is weergegeven.

Bij een vaste inhoud wordt heet vloeibaar water onder druk in het punt b ingespoten met een hogere temperatuur dan de arbeids-35 ruimte, zodat een klein gedeelte van het water verdampt, en de druk langs de lijn bc van P^ naar Ρβ overgaat. De temperatuur T van de droge verzadigde damp neemt toe, terwijl de entropie van de droge damp tot c afneemt.

8 0 07 0 7 2 Wanneer de zuiger naar beneden gaat, zet de droge waterdamp - 14 -

* V

langs cd uit, doch tengevolge van de aanwezigheid van warme vloeibare waterdruppels is de uitzetting niet adiabatisch doch polytro-pisch wegens de warmte-overdracht van het vloeibare water, zodat de kromme cd op het pV-diagram wordt afgeplat· De uitzetting veroor-5 zaakt voorts een daling van T en een kleine toeneming van de entropie S.

Bij het aflaten uit de arbeidsruimte nemen de temperatuur en de druk in de arbeidsruimte langs de lijn da af.

De figuur a’ b' cd in het TS-diagram stelt de door het 10 vloeibare water gevolgde kringloop voor. Het vloeibare water wordt in de verwarmingsspoel langs a’ b’ verwarmd, en in b’ in de arbeidsruimte ingespoten. De temperatuur van het vloeibare water daalt dan langs b'c na het inspuiten, en daarna zijn de vloeistof en de damp in evenwicht.

15 Praktische werkomstandigheden zijn als volgt. De druk p

cL

in het punt a bedraagt 0,12 MPa, terwijl de temperatuur T 378 K

α (105 c) is. Bij een samenpersingsverhouding van 1ó : 1 nemen de druk p^ en temperatuur T^ in het punt b toe tot ongeveer 2,2 MPa resp.

490 K (217 °C). Vloeibaar water van 573 K (300 °C) en een druk van 20 8,6. MPa wordt vervolgens in de arbeidsruimte in het punt b ingespoten, waarvan een klein, gedeelte damp wordt, en de rest vloeibaar blijft.

Dit veroorzaakt een toeneming in de druk langs bc (waarbij pc = 3,0 MPa), terwijl een temperatuurstijging tengevolge van het inspuiten van het warme water (TQ « 507 K) optreedt. Wanneer het water de-25 zelfde temperatuur heeft als de samengeperste waterdamp, is de lijn bc in het TS-diagram horizontaal. De vermindering van de entropie langs bc van de waterdamp, die oorspronkelijk in de cilinder was, is een gevolg van de inspuiting van water in de vloeibare toestand. Wanneer de zuiger weer naar BDP wordt bewogen, zet het water uit langs 30 cd tot een druk van p^ van ongeveer 0,2 MPa, terwijl de theoretische temperatuur T^ ongeveer 393 K is. De waterdamp en het vloeibare water worden dan uit de arbeidsruimte volgens de lijn da afgevoerd, hetgeen tot een verlaging van de temperatuur en van de druk leidt, en tot een vergroting van de entropie van de damp in de arbeidsruimte.

35 Fig. 7 toont ter vergelijking overeenkomstige krommen van een bekende tweeslagsmotor. Lucht wordt bij a ingevoerd, en vervolgens adiabatisch en isoëntropisch langs ab samengeperst. De temperatuur ia het punt b is hoger en de helling van ab is steiler dan in het geval volgens de uitvinding. De aanwezigheid van vloeibaar water 8007072 - 15 - in de werkruimte in de kringloop volgens de uitvinding doet ab afvlakken, aangezien energie vereist is om vloeibaar water tijdens het samenpersen te verdampen.

In een tweeslagsmotor wordt brandstof in de cilinder ver-5 brand, waardoor de druk, temperatuur en entropie volgens bc toenemen. In de kringloop volgens de uitvinding neemt de druk enigszins toe als een gevolg van het feit, dat enig water plotseling tot damp verdampt, terwijl de temperatuur van de waterdamp in de arbeidsruimte toeneemt. Terwijl in een tweeslagsmotor er een entropievergroting 10 langs bc optreedt, zal in de kringloop volgens de uitvinding een entropievermindering van de waterdamp in de arbeidsruimte optreden, die een gevolg is van het toevoeren van vloeibaar water bij het inspuiten.

Vervolgens treedt adiabatische isoentropische uitzetting 15 langs cd op, waarbij volgens de uitvinding vloeibaar water in de arbeidsruimte warmte afgeeft, en daardoor een afvlakking van de pV-kromme verschaft in vergelijking met de kromme van een tweeslagsmotor.

Het grote nuttig warmte-effekt van de kringloop volgens de 20 uitvinding is gelegen in het feit, dat, terwijl in een tweeslagsmotor het uit de cilinder afgevoerde gas een hoge temperatuur en druk heeft, in de motor volgens de uitvinding slechts vloeibaar water en een kleine hoeveelheid damp wordt afgevoerd. Het vloeibare water wordt daarbij ingespoten in en afgevoerd uit de arbeidsruimte.

25 Het grootste gedeelte van het ingevoerde water na het in spuiten blijft in de vloeibare toestand (waarbij de zeer geringe hoeveelheid water, die plotseling tot damp verdampt, wordt verwaarloosd) zodat er geen aanmerkelijke entropievergroting tengevolge waarvan verdamping zal optreden, en de door het ingespoten water verloren 30 inwendige energie nagenoeg geheel in nuttige arbeid wordt omgezet. Verder is het niet nodig de cilinder aan het einde van de kringloop te spoelen, zodat de warmte van de waterdamp niet verloren gaat. De aanwezigheid van vloeibare waterdruppelresten op de wanden van de arbeidsruimte verzekert, dat deze de vereiste hoeveelheid restwater-35 damp voor het begin van de volgende kringloop bevat. De lijn ae stelt het openen van de uitlaatklep voor het einde van de slag voor.

Fig. 8, 9 en 10 tonen een praktische uitvoering van de motor volgens de uitvinding, die in beginsel met die van fig. 1 overeenkomt, met uitzondering van het feit, dat geen sproeikamer wordt 8 0 0 7 0 7 v -16- gebruik, en een draaiende ventilator een mengsel van lucht en droge verzadigde damp naar de brander voert.

De motor omvat vier cilinders in V-vorm onder een boek van 90°. Water wordt van een gesloten opslagvat 100 (overeenkomend met 5 de val T van fig. 1) door middel van een bogedrukpomp 101 door een leiding 102 naar een tweetraps-tegenstrooowarratewisselaar 103 gevoerd, welke laatste in fig. 4 is weergegeven. Een ontspanningsklep 104 is tussen de leiding 103 en de val 100 aangebracht· Lucht en warme uitlaatwaterdamp van de val 100 wordt naar de warmtewisselaar 10 103 geleid door middel van een leiding 105 en met behulp van een draaiende luchtventilator 106. De luchtstroom wordt geregeld door middel van een kraan 107* Brandstof (gewoonlijk propaangas) wordt vanuit een houder 127 door een voorverwarmer 128 in de luchtstroom door de brandstofklep 108 gevoerd. De verbrandingsgassen verlaten de 15 warmtewisselaar door middel van een afvoerpijp 109·

Elke zuiger 110 beweegt in een bijbehorende cilinder 111, en is met een kruiskop 112 verbonden door middel van een drijfstang 113. De kruiskop is met de krukas 1½ verbonden door tussenkomst van een bijkomende drijfstang 115· Elke cilinder heeft een cilinderkop 20 116, die van een inspuitmondstuk 117 is voorzien, dat door een nok-kenas 118 met een tuimelarm 119 wordt bediend. Elke cilinder omvat voorts een uitlaatpoort 120, die in een gemeenschappelijke uitlaat-leiding 112 uitmondt, waarmede natte uitlaatdamp naar de val 100 kan worden gevoerd. Een vliegwiel 124 is op de krukas geplaatst. Verder 25 is nog een ontluchtingspoort 129 aanwezig.

Een dergelijke motor heeft bijvoorbeeld een samenpersings-verhouding van 16 : 1, een zuiger met een midellijn van 100 mm, en een slag van 100 mm, terwijl elke cilinder een vermogen van ongeveer o 10 kW bij een waterinspuittemperatuur van rond 300 C en een druk van 30 8,6 MPa kan leveren. De helling van de cilinders draagt bij tot het afvoeren van vloeibaar water door de zwaartekracht. Bij 300 °C wordt bijvoorbeeld 5 g water bij elke inspuiting ingespoten. De gehele motor is binnen een isolerende mantel opgesloten.

Heet vloeibaar water verlaat de warmtewisselaar door een 35 leiding 122, en wordt naar het inspuitmondstuk 117 gevoerd. Een druk-regelklep 123 is in de leiding 122 opgenomen.

Fig. 10 toont een uitvoerigere weergave van de waterrond-voerketen. Een terugslagklep 125 is stroomafwaarts van de pomp 101 aangebracht, om het terugstromen van waterdamp naar de pomp tegen te 8007072 - 17 - gaan. Een drukregelklep 126 is parallel aan de ontspanningsklep 1Ongeplaatst, en kan worden gebruikt voor het regelen van de draaisnelheid van de motor.

Een dergelijke motor met uitwendige verbranding kan een 5 zeer groot nuttig warmte-effekt bezitten. Theoretisch wordt koude lucht A en koud water W (indien nodig) in de motor gevoerd, en wordt koud uitlaatgas afgelaten. Derhalve zal nagenoeg alle door de brander afgegeven warmte in arbeid worden omgezet. In de praktijk kan met een nuttig warmte-effekt van ongeveer 50..80 % worden gerekend.

8007072

Claims (24)

1. Heen- en weergaande motor met uitwendige verbranding, waarbij energie aan een arbeidsruimte van de motor wordt toegevoerd door middel van een warmte-overdrachtsmiddel, omvattende een cilinder met een daarin geplaatste zuiger, die een arbeidsruimte bepalen, welke 5 zuiger in de cilinder verschuifbaar is teneinde een samenpersings-slag en een uitzettingsslag uit te voeren, en een warmtewisselaar voor het buiten de cilinder verwarmen van het warmte-overdrachts-middel, waarbij de cilinder van een uitlaat is voorzien, die wordt geregeld om warmte-overdrachtsmiddel nabij het einde van de uitzet-10 tingsslag van de zuiger uit de arbeidsruimte af te voeren, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar (H) is ingericht voor het verwarmen van het warmte-overdrachtsmiddel onder een zodanige druk,' dat dit middel in de vloeibare toestand wordt gehouden, en dat de motor verder een inspuitonderdeel (51) omvat, dat het verwarmde vloeibare 15 overdrachtsmiddel in de arbeidsruimte (P) kan inspuiten nabij het einde van de samenpersingsslag van de zuiger (6), waardoor het vloeibare middel uit zichzelf in de 'arbeidsruimte verdampt·

2. Motor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar (H) een of meer buizen omvat voor het opnemen van het 20 warmte-overdrachtsmiddel, alsmede een brander (B) voor het verwarmen van dit middel in deze buis of buizen, een en ander zodanig, dat dit middel in de vloeibare toestand wordt gehouden.

3· Motor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar een buis in de vorm van een binnenspoel (62) en een 25 daarmede coaxiale buitenspoel (63) omvat, waarbij de brander (B) binnen de binnenspoel is opgesteld, en wel zodanig, dat het verbrandingsgas van de brander binnen de binnenspoel, en vervolgens tussen de binnen- en de buitenspoel moet stromen.

4. Motor volgens conclusie 2 of 3» met het kenmerk, dat 30 lucht naar de brander wordt gevoerd door tussenkomt van een draaiende perspomp.

5. Motor volgens conclusie 2 of 3j Met het kenmerk, dat de cilinder een dubbelwerkende cilinder is, die aan de ene zijde van de zuiger (6) de arbeidsruimte (P)7 en aan de andere zijde van de zui- 35 ger een samenpersingsruimte (C) begrenst, welke samenpersingsruimte is voorzien van een luchtinlaat en een luchtuitlaat, die zijn ingericht om lucht naar de brander te voeren. 8007072 - 19 -

6. Motor volgens een van de conclusies 1..5, met het kenmerk, dat de zuiger en/of de cilinder tenminste ten dele uit een warmte-isolatiemateriaal bestaat, zoals een kunststof, met vezels versterkte kunsthars, hout of keramiek. 5 7· Motor volgens een van de conclusies 1..6, met het ken merk, dat de uitlaat een poort (120) in de cilinderwand omvat, die door de zuiger wordt vrijgegeven, zodra deze het einde van de uitzet-tingsslag bereikt, waarbij het inspuitonderdeel aan het tegenovergestelde uiteinde van de cilinder is geplaatst.

8. Motor volgens een van de conclusies 1..7, met het ken merk, dat de samenpersingsverhouding tenminste 10: 1 bedraagt.

9. Motor volgens een van de conclusies 1..8, met het kenmerk, dat terugvoermiddelen zijn aangebracht voor het verzamele.n van het afgevoerde warmte-overdrachtsmiddel, en voor het terugvoeren 15 daarvan naar de warmtewisselaar.

10. Motor volgens conclusie 9»·^ et het kenm erk, dat de terugvoermiddelen een gesloten keten omvatten, die ongeveer bij de omge-vingsdruk kan werken.

11. Motor volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat 20 terugvoermiddelen een val (T) omvatten, voorzien van een inlaat voor warmte-overdrachtsmiddel, die met de uitlaat van de cilinder is verbonden, een inlaat voor lucht, een uitlaat voor toevoeren van lucht en warmte-overdrachtsmiddeldamp naar een brander van de warmtewisselaar, en een uitlaat voor vloeibaar middel, die met de warmtewisse-25 laar is verbonden.

12. Motor volgens een van de conclusies 1..11, met het kenmerk, dat het inspuitonderdeel een klep is, die door middel van een nok wordt bediend.

13· Motor volgens een van de conclusies 1..12, gekenmerkt 30 door snelheidsregelmiddelen, waarmede de draaisnelheid van de motor kan worden geregeld door het veranderen van de hoeveelheid vloeibaar warmte-overdrachtsmiddel, die in de arbeidsruimte wordt ingespoten. 1*f. Motor volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de snelheidsregelmiddelen een pomp met veranderbare verplaatsing omvatten. 35 15· Motor volgens een van de conclusies 1..13, gekenmerkt door een snelheidsregelmiddel, waarmede de draaisnelheid van de motor kan worden geregeld door het veranderen van de temperatuur van het vloeibare warmte-overdrachtsmiddel, dat in de arbeidsruimte wordt ingespoten. 8 0 0 7 0 7 2 - 20 -

16. Motor volgens een van de conclusies 1..15, met het ken merk, dat de cilinder en/of de zuiger zodanig zijn uitgevoerd, dat enig vloeibaar middel in de arbeidsruimte achterblijft, nadat het warmte-overdrachtsmiddel is afgelaten. 5 17· Motor volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de cilinder en/of zuiger zijn voorzien van een uitsparing voor het vasthouden van het vloeibare middel.

18. Motor volgens een van de conclusies 1..17, met het kenmerk, dat de verhouding tussen boring en slag ongeveer 1 : 1..1 : 3 10 bedraagt.

19· Werkwijze voor het doen werken van een heen- en weergaande motor met uitwendige verbranding, welke motor is voorzien van een cilinder met een daarin geplaatste zuiger, die een arbeidsruimte begrenzen, waarbij energie aan de arbeidsruimte wordt toegevoerd door 15 middel van een warmte-overdrachtsmiddel, omvattende het in een sa-menpersingsslag van de zuiger samenpersen van gasvorraig warmte-overdrachtsmiddel, dat in de arbeidsruimte aanwezig is, het in een uit-zettingsslag van de zuiger laten uitzetten van de arbeidsruimte voor het aandrijven van de zuiger, het afvoeren van warmte-overdrachts-20 middel uit de arbeidsruimte, en het in deze ruimte achterlaten van een rest gasvormig warmte-overdrachtsmiddel, met het kenmerk, dat buiten de cilinder verwarmd warmte-overdrachtsmiddel onder een zodanige druk wordt gevormd, dat dit middel in de vloeibare toestand blijft, en dat in het samengeperste gasvormige middel in de arbeids-25 ruimte dit verwarmde vloeibare middel wordt ingespoten, waardoor tenminste een deel van het vloeibare middel plotseling zal verdampen, en de inwendige energie van de arbeidsruimte zal vergroten.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het warmte-overdrachtsmiddel water, olie, natrium, kwik, of een meng- 30 sel daarvan is.

21. Werkwijze volgens conclusie 19 of 20, met het kenmerk, dat tijdens de samenpersingsslag de arbeidsruimte warmte-overdrachtsmiddel in zowel de vloeibare als de gasvormige toestand.bevat.

22. Werkwijze volgens een van dë conclusies 19··21, met het 35 kenmerk, dat tenminste een deel van het warmte-overdrachtsmiddel, dat uit de arbeidsruimte wordt afgelaten, zich in de vloeibare toestand bevindt.

23· Werkwijze volgens een van de conclusies 19··22, met het kenmerk, dat het verwarmde vloeibare warmte-overdrachtsmiddel een 8007072 - 21 - temperatuur en een druk boven dan wel beneden bet kritische punt heeft, doch in elk geval hoger dan het kookpunt bij de omgevingsdruk.

24. Werkwijze volgens een van de conclusies 19-»23, met het kenmerk, dat het afgelaten middel na het afvoeren op een druk van 5 althans ongeveer 0,1 MPa is.

25- Werkwijze volgens een van de conclusies 19--24, met het kenmerk, dat het grootste gedeelte van het ingespoten vloeibare middel in de vloeibare toestand blijft na het inspuiten in de ar-beidsruimte.

26. Werkwijze volgens een van de conclusies 19--25» met het ke'nmerk, dat het warmte-overdrachtsmiddel water is, en dat het uitlaatwater naar de motor wordt teruggevoerd, waarbij warmte aan het middel wordt toegevoerd door middel van een brandstof-lucht-brander, en mogelijke verliezen in het rondgevoerde water wordm aangevuld door 15 het condenseren van water uit de verbrandingsgassen van de brander.

27- Werkwijze volgens een van de conclusies 19--26, met het kenmerk, dat warmte-energie in nuttige arbeid wordt oragevormd met een nuttig effekt van meer dan het theoretische nuttig effekt van de Rankine-kringloop, wanneer tussen dezelfde hoogste en laagste tempe-20 raturen wordt gewerkt.

28. Werkwijze volgens een van de conclusies 19--27, met het kenmerk, dat de temperatuur van het ingespoten vloeibare middel hoger is dan de temperatuur van de arbeidsruimte op het tijdstip van inspuiting. 25 29- Samenstel van onderdelen voor het opbouwen van een motor met inwendige verbranding in een motor met uitwendige verbranding volgens conclusie 1, gekenmerkt door een warmtewisselaar en een brandstof-lucht-brander voor het verwarmen van water onder druk, door een geïsoleerde cilinder met zuiger, welke cilinder een uitlaat voor 30 vloeibaar water en damp heeft, door een perspomp voor het toevoeren van water naar de warmtewisselaar, door een inspuitmondstuk voor het inspuiten van vloeibaar water onder druk in de cilinder, door een afmeettoestel voor het regelen van de hoeveelheid ingespoten water, en door een voorraadhouder voor het opnemen van het teruggevoerde 35 water. S 0 07 0 7 2