WO2009049794A4 - Wärmekraftmaschine - Google Patents

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WO2009049794A4 PCT/EP2008/008445 EP2008008445W WO2009049794A4 WO 2009049794 A4 WO2009049794 A4 WO 2009049794A4 EP 2008008445 W EP2008008445 W EP 2008008445W WO 2009049794 A4 WO2009049794 A4 WO 2009049794A4
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2244/00—Machines having two pistons
    • F02G2244/50—Double acting piston machines

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine, in welcher vier im Rechten Winkel zueinander stehende Schwingkolben in vier Zylindern angeordnet sind. Die Kolben wie auch die Zylinder sind keilförmig ausgebildet und besitzen die Form eines Kegelabschnittes. Dabei stehen die Kolben mit ihrer unteren Spitze auf einem Kolbenlager. Die vier Zylinder sind mittels Kanälen miteinander verbunden. Verdichtungskammer zur Verdrängungskammer sowie Verdrängungskammer zur Verdichtungskammer. Die Kurbelumdrehung erfolgt bei der Arbeitsweise entgegen der Gasströmung. Die Anwendung der Erfindung erfolgt im stationären Bereich, vorzugsweise um unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe im Rahmen der Kraftwärmekopplung dezentral Strom und Wärme zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine soll unter anderem auch für den niedrigen und mittleren Temperaturbereich einsetzbar sein sowie wenig Anforderungen an die Qualität der Brennstoffe stellen.

Claims

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 07. Juli 2009 (07.07.2009)
Wärmekraftmaschine zur Strom- und Wärmeerzeugung dadurch gekennzeichnet, dass diese aus vier liegenden Zylinderkreissektorsäulen mit innen liegenden Kolben kreissektorsäulen (I, II III IV) besteht, welche im Rechten Winkel betrachtet von der Längsachse der Kreissektorsäulen zueinander angeordnet sind, die Anordnung in Verbindung mit der Abdeckplatte (7) ergibt eine zentralen Innenraum bzw. Brennraum(9) in Form eines Pyramitenstumpfes mit abgeschrägten Ecken, welcher durch keine Mechanik eingeschränkt wird. In diesen Innenraum (9) wird Wärme zugeführt bzw. durch Verbrennung vorwiegend nachwachsender Rohstoffe erzeugt. Die Anordnung der Kolbenkreϊssektorsäulen in den Zylinderkreissektorsäulen ergibt eine Verdichtungskammer (17) zum Innenraum (9) für die Komprimierung und Erhitzung und nachfolgende Entspannung bei gleichzeitiger Kraftabgabe eines Arbeitsgases und auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbenkreissektors eine Verdrängungskammer (18) zum abkühlen und verdrängen des Arbeitsgases. Die dabei auftretende Kraft wird mittels eines Stiftes (5), welcher oberhalb auf der Kreϊsbogenplatte (19) der Kolbenkreissektorsäule (20) angeordnet ist, durch einen Schlitz (15) in der Zylinderkreisbogenplatte (4) der Zylinderkreissektorsäule (I,II,IIϊ,IV)geführt , und mittels eines Pleuels (6) zur Kurbelwelle (l) direkt ohne weitere Umlenkung überragen. ärmekraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die
Seϊtenwände (3) der Zylinderkreissektorsäulen -, beziehungsweise Kolbenkreissektorsäulen einen Kreissektor (2) als seitlichen Abschluss bilden und der obere Zylinderabschluss (4) kreisbogenförmig nach oben abgedichtet, ausgeführt ist. ärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (1) in einer Isolierten Platte (7) geführt wird, welche als Verbindung zu den Zylinderkreissektorsäulen (1, 11/ III IV) ausgestaltet ist und eine ebenfalls isolierte untere Fläche (S) zwischen den Zylindern (I, II, III IV ) ein Dreieck bildet, um die Wärmekraftmaschine nach untern hin abzuschließen,
4. Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass Kanäle (12) die Abluftöffnung (10) der Verdrängungskammer (IS) mit der Zuluftöffnung (11) der Verdichtungskammer (17) sowie Abluftöffnung (13) der Verdϊchtungskamnner (17) mit der Zuluftöffnung ) der Verdrängungskammer (18) verbinden-
5, Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitz (15) mittig in der Längsachse der Kreisbogen platte der Zylinderkreissektorsäule angebracht und in Richtung der Radien der Zylinderkreissektorsäule verläuft. Die Länge des Schlitzes ist so bemessen dass er groß genug ist um den Kolbenhub zu gewährleisten, aber gleichzeitig immer von der Kreisbogenplatte der Kolbeπkreissektorsäule abgedeckt ist.
Durch Schlitz (15) wird ein Stift (5) zur Kraftübertragung vom Kolbenkreissektor zum Pleuel (6) geführt.
6, Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolbenlager (16) als Schwenklager dient, welches in den Zylinderkreissektorsäulen (I, II, III, IV) unten aufliegt und vorzugsweise als Gleitlager mit durchströmender Kühlflüssigkeit ausgestaltet ist.
7, Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Zylindern (I, II, III, IV) ein freier Innenraum (9) gebildet wird welcher durch keine Mechanik eingeschränkt wird.
8. Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die isolierte Platte (7) als obere Abdeckung des ϊnπeπraumes vorzugsweise aus Stahl besteht.
9. Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (1) in der Platte (7) gelagert ist. Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der obere Zylinderabschluss (4) kreisbogenförmig entsprechend der Schwenkbewegung des Kotbens ausgeführt Ist,
Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenlager (16) in den Zylindern (I, XI, in, IV) vorzugsweise als Wellenlager mit einer Bohrung für Kühlflüssigkeit ausgestattet ist. Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass in dieser der Gasaustausch erfolgt, indem die Abluftöffnungen (10) der kalten Seite in den Kreissektor (2), mit Zuluftöffnungen (H) der Verdichtungskammer (17) der warmen Seite, beim rechtwinklig anliegenden nächsten Zylinder (I, II, III oder IV) mit Kanälen (12) verbunden sind.
Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen i bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftöffnungen (13) der Verdichtungskammer (17) der warmen Seite, mit den Zuluftöffnungen (14) der Verdrängungskammer (18) der kalten Seite verbunden sind, wobei der Gasstrom in diese Richtung geleitet wird.
Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewährleistung des Gasaustausches nur in eine Richtung die Abluftöffnungen (10) der Verdrängungskammer (18) und die Zuluftöffnungen (14) der Verdrängungskammer (18) größer ausgebildet sind als die Zuluftöffnung (11) der Verdrängungskammer (18) und die Abluftöffnungen (13) der Verdϊchtuπgskammer (17).
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