WO2010099941A1 - Steam cycle process device - Google Patents
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- WO2010099941A1 WO2010099941A1 PCT/EP2010/001307 EP2010001307W WO2010099941A1 WO 2010099941 A1 WO2010099941 A1 WO 2010099941A1 EP 2010001307 W EP2010001307 W EP 2010001307W WO 2010099941 A1 WO2010099941 A1 WO 2010099941A1
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- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
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- F01B25/02—Regulating or controlling by varying working-fluid admission or exhaust, e.g. by varying pressure or quantity
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- F01B31/28—Cylinders or cylinder covers
Definitions
- the invention relates to a Dampf Vietnamese remedies with the features specified in more detail in the characterizing part of claim 1. Moreover, the invention relates to a drive device, which in each case has such a steam cycle device.
- Steam engines having a steam powered piston are known in the art. Such steam engines are typically designed as relatively large and heavy units, which are primarily suitable for stationary use or use in rail vehicles or the like.
- Combustion engine may have separate crankshaft, which may have a mechanical or fixed connection to the crankshaft of the internal combustion engine via a fixed or variable transmission.
- the steam cycle process device uses a closed steam cycle with an evaporator and an expander to relax the vaporized working fluid, as well as a condenser for re-liquefying the expanded vaporous working fluid from the expander.
- the expander is constructed as a particularly lightweight and compact steam engine. This is achieved in that the inlet valve via an actuating element against a spring force is apparent and that this actuating element actuated at least indirectly by the working piston itself when it is in the region of top dead center, a steam engine with a very simple structure is created, which can be controlled by the movement of the working piston. The structure and in particular the control can therefore be carried out very simply, efficiently and small. This ultimately creates a simple and cost-effective design of the steam cycle device, which uses the exhaust heat of an internal combustion engine in a vehicle.
- the internal combustion engine and the steam engine act at least indirectly on an output shaft.
- the internal combustion engine and the steam engine can act in a conventional manner to a common crankshaft or via separate
- Crankshafts which are connected via a gear unit or the like, act together on an output.
- This has the advantage of being powered by the steam engine provided mechanical power can be used as drive power.
- the structure has the advantage that the steam engine can then build very small and compact, since he does not have to overcome his own starting torques, but can be started by either the internal combustion engine or provided for the internal combustion engine starting device accordingly.
- Figure 1 shows a possible embodiment of a steam engine for the Dampf Vietnamese mixesvorses
- FIG. 2 shows a drive device with the steam cycle device.
- FIG. 1 shows a cross section through a steam engine 1, which is designed here as a steam engine 1 with a cylinder.
- a plurality of such cylinders may be combined in the manner known per se to form a multi-cylinder steam engine.
- the steam engine 1 of Figure 1 shows a housing 2 and a cylinder space enclosed by the housing 3.
- a working piston 4 can be seen, which is designed in the known and proven design as a plunger.
- This working piston 4 is now articulated via a piston pin 5 with a connecting rod 6 schematically indicated here, which in turn is hingedly connected to a crankshaft 7.
- the steam engine 1 has in the region of a cylinder head 8, which in turn forms part of the housing 2, an inlet space 9, iri which through which an opening 10 live steam F can flow.
- the working piston 4 is in the state shown here before reaching the top dead center, which is then achieved when the articulated connection between the connecting rod 6 and the crankshaft 7 in the direction of the cylinder 3 points. Shortly before this top dead center of the working piston 4 is reached, this working piston abuts a plunger 16, which is arranged in the region of the cylinder head 8 facing piston surface, by a mechanical contact with the valve body 12 against the force of the spring means 13 and the pressure of the Main steam F in the region of the inlet space 9, so that this valve body 12 lifts from its valve seat 14.
- the energy-rich live steam F present with the appropriate pressure and corresponding temperature can flow through the opening 17, which is released from the valve body 12, along the plunger 16 into the working space and thereby press the working piston 4 in the direction of the crankshaft 7.
- mechanical energy is transmitted from the working piston 4 to the crankshaft 7 via the connecting rod 6 and the piston pin 5.
- the plunger 16 Upon leaving the region of top dead center, the plunger 16 will simultaneously interrupt the mechanical contact with the valve body 12 so that it is pressed back into the valve seat 14 by the force of the spring device 13 and seals off the region of the inlet 9 with respect to the region of the working space 15.
- the live steam F is correspondingly expanded while simultaneously outputting power to the working piston 4.
- the working piston 4 is driven so deep down in the cylinder chamber 3 that it releases openings 18 which are arranged in the outer surface of the cylinder chamber 3 in the housing 2.
- These openings 18 may, for example, as an opening or as more distributed over the circumference
- Openings in the form of holes, slots or the like may be formed. Through these openings, which serve as an outlet for the relaxed exhaust steam A, flows a large part of the relaxed exhaust steam A according to the arrow A from the working space 15 from.
- the working piston 4 is then kept running by the further movement of the crankshaft 7 due to the inertia and / or other cylinders and moved back up, the residual steam is compressed. Shortly before the new top dead center is reached, the plunger 16 then opens the valve device 11 again by mechanical contact with the valve body 12 and the process described above begins again.
- This construction also makes it possible to construct the steam engine 1 particularly simply, since in the region of the cylinder head 8 only elements for supplying steam, the so-called puffing, have to be provided, while for vapor removal, the so-called exhausts, the openings 18 in the region of the housing 2, and here in the region of the lateral surface of the cylinder 3, sufficient.
- This makes it possible to form a very simple and compact cylinder head 8, which only has to have the spring-loaded inlet valve 11.
- the operation of this intake valve 11 can, as described, carried out directly by a plunger 16 through the working piston 4.
- Inlet valve 11 are introduced via a suitable screw 22 by a closed by means of the screw 22 opening 23 in the cylinder head 8 and the inlet space 9. This is very simple in terms of structure and also allows easy accessibility and, if appropriate, easy replacement of the valve device 11.
- a central position should be selected in order to avoid tilting of the working piston in the cylinder space. So that can at least in the region of the lower working space of the plunger and the inlet valve are no longer centrally located, so that this would have to be placed off-center. Even with such a construction with a double-acting working piston, it would be conceivable that only the corresponding inlets would be present on each side of the piston, in which case one or optionally two outlets could be realized centrally via corresponding openings in the lateral surface of the cylinder.
- This dead space ie the volume which remains in the working space 15 when the working piston 4 is in its top dead center, will include in such a structure a corresponding amount of steam not streamed off.
- a dead space is suitable which has a volume which is greater than 10% of the cylinder displacement.
- the speed of the plunger during the bellowing of the valve body 12 and thus when opening the valve device 11 is relatively small, whereby only minimal loads occur. To further minimize these loads, it makes sense to limit the stroke of the intake valve 11 accordingly. It has proved to be particularly favorable when the lift of the inlet valve 11 and thus actually the stroke of the valve body 12 is less than 3% of the total stroke of the working piston 4.
- Such a steam engine 1 can now be carried out correspondingly simple and small. It has its particular advantages when it is combined with a further engine, in particular an internal combustion engine 19, in a drive device 20.
- FIG. 2 shows such a drive device 20.
- the internal combustion engine 19 is included both act in the case shown here on a common crankshaft 7, which, however, can also be coupled together via an optionally indicated transmission unit 21 according to fixed or mechanically from two individual crankshafts.
- both the internal combustion engine 19 and the steam engine 1 may also be provided a known starting device, as is well known and common in internal combustion engines.
- a known starting device By the direct or indirect coupling of the crankshaft 7 of the internal combustion engine 19 and the steam engine 1, both the internal combustion engine 19 and the steam engine 1 can be started by the starting device, which is not shown here.
- the starting device which is not shown here.
- the optional transmission device 21 would then have to be present in any case and in turn have a corresponding coupling device.
- a steam cycle device 24 can be seen, which is designed with closed steam cycle.
- the steam cycle device 24 essentially comprises an evaporator 25 which in some way utilizes the exhaust heat of the internal combustion engine 19.
- waste heat from other sources for example, the waste heat from a charge air cooler, ancillary units or the like.
- the various waste heat streams can be introduced into the liquid of the steam cycle device 24 in parallel or serially one after the other.
- the vaporized liquid is then passed as live steam F into the steam engine 1, which is only schematically indicated here, and in this manner, as already described in detail above relaxed.
- the steam engine 1 thus represents the expander of the steam cycle process device 24.
- the effluent A flowing through the outlets of the steam engine 1 then passes into the region of a condenser 26 by being condensed again into liquid, which is then pumped into a reservoir 27 at a lower pressure level Example flows to ambient pressure. From the reservoir 27, the liquid can be fed back to the evaporator 25 in a manner known per se via a suitable working medium pump 28 as a working medium before the cycle begins again. In this way, exhaust heat of the internal combustion engine 19 can be used to be converted via the steam engine 1 into mechanical power.
- This mechanical power can then, as shown here, be supplied via a common crankshaft 7 to a drive, for example a utility vehicle, rail vehicle or the like.
- a drive for example a utility vehicle, rail vehicle or the like.
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Abstract
The invention relates to a steam cycle process device having a closed steam cycle. Said device comprises a reservoir for a liquid working medium, an evaporator for evaporating the liquid working medium, an expander for expanding the evaporated working medium, a condenser for liquefying the expanded vaporous working medium from the expander, and a working medium pump for supplying liquid working medium from the reservoir to the evaporator. The expander is designed as a steam engine. The steam engine comprises a housing and at least one cylindrical working chamber which is enclosed by the housing and in which a working piston can be moved by the vapor pressure. The steam engine further comprises an inlet for supplying live steam to the working chamber and an outlet for discharging exhaust steam from the working chamber. To this end, the inlet has an inlet valve. The inlet valve can be opened by way of an actuating element against a spring force. The actuating element is actuated at least indirectly by the working piston if said piston is in the region of the upper dead center.
Description
Dampfkreisprozessvorrichtung Steam cycle device
Die Erfindung betrifft eine Dampfkreisprozessvorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 näher benannten Merkmalen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung, welche jeweils eine derartige Dampfkreisprozessvorrichtung aufweist.The invention relates to a Dampfkreisprozessvorrichtung with the features specified in more detail in the characterizing part of claim 1. Moreover, the invention relates to a drive device, which in each case has such a steam cycle device.
Dampfmotoren, welche einen von Dampf angetriebenen Arbeitskolben aufweisen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Derartige Dampfmotoren sind dabei typischerweise als vergleichsweise große und schwere Einheiten ausgebildet, welche sich primär für den stationären Einsatz oder den Einsatz in Schienenfahrzeugen oder dergleichen eignen.Steam engines having a steam powered piston are known in the art. Such steam engines are typically designed as relatively large and heavy units, which are primarily suitable for stationary use or use in rail vehicles or the like.
Auf der anderen Seite kennt der Stand der Technik Verbrennungskraftmaschinen, welche die Umsetzung der ihnen zugeführten Energieträger wie Diesel, Benzin, Gas oder Öl in mechanische Energie bewerkstelligen. Der bekannte Nachteil bei derartigen Verbrennungskraftmaschinen liegt nun darin, dass der größte Energieanteil bei der benötigten Verbrennung in Form von Wärme freigesetzt wird. Diese Abwärme wird über das Kühlmedium (Wasser/Luft) und den Abgasstrom von der Verbrennungskraftmaschine abgeleitet. Um diesen Energiestrom nun nutzen zu können, wurde bereits vorgeschlagen, zusätzlich zur Verbrennungskraftmaschine einen Dampfmotor vorzusehen. Dieser stellt einen Teil eines geschlossenen Dampfkreises dar, dem vorteilhafterweise über den Abgasstrom Wärme auf noch hohem Temperaturniveau zugeleitet wird, wobei über diesen Wärmeeintrag in einen Verdampfer ein zunächst flüssiges Arbeitsfluid verdampft wird und mit diesem Dampf dann der Dampfmotor betrieben wird. In dem Dampfmotor wird dabei das dampfförmige Arbeitsfluid unter Verrichtung mechanischer Energie entspannt. Nachfolgend wird das Arbeitsmedium in einem Kondensator wieder verflüssigt und in einem Reservoir gesammelt und sodann über eine Pumpeneinrichtung zur erneuten Verdampfung dem Verdampfer zugeführt.On the other hand, the prior art knows internal combustion engines, which accomplish the conversion of the energy supplied to them such as diesel, gasoline, gas or oil into mechanical energy. The known disadvantage of such internal combustion engines is now that the largest share of energy is released in the required combustion in the form of heat. This waste heat is derived via the cooling medium (water / air) and the exhaust gas flow from the internal combustion engine. In order to be able to use this energy flow, it has already been proposed to provide a steam engine in addition to the internal combustion engine. This represents a part of a closed steam cycle, which is advantageously supplied via the exhaust gas flow heat to a still high temperature level, via this heat input into an evaporator initially liquid working fluid is evaporated and then the steam engine is operated with this steam. In the steam engine while the vaporous working fluid is relaxed while performing mechanical energy. Subsequently, the working fluid in a condenser is re-liquefied and collected in a reservoir and then fed via a pump means for re-evaporation of the evaporator.
CON Fl RMATION COPY
Eine solche Kombination aus Verbrennungskraftmaschine und Dampfmotor geht beispielsweise aus der DE 196 10 382 C2 hervor, in der der Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine und eines Dampfmotors beschrieben wird, wobei beide Antriebe auf eine gemeinsame Kurbelwelle wirken. Alternativ dazu wird in dieser Patentschrift beschrieben, dass der Dampfmotor auch eine von derCON FL RMATION COPY Such a combination of internal combustion engine and steam engine can be seen for example from DE 196 10 382 C2, in which the operation of an internal combustion engine and a steam engine is described, wherein both drives act on a common crankshaft. Alternatively, it is described in this patent that the steam engine is also one of the
Verbrennungskraftmaschine getrennte Kurbelwelle aufweisen kann, welche über ein festes oder variables Getriebe eine mechanische Verbindung zur Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine aufweisen kann.Combustion engine may have separate crankshaft, which may have a mechanical or fixed connection to the crankshaft of the internal combustion engine via a fixed or variable transmission.
Um eine solche Dampfkreisprozessvorrichtung nun nutzbringend in einer Antriebseinheit einsetzen zu können ist es erforderlich, dass das System entsprechend kompakt, leicht und preisgünstig zur Verfügung gestellt werden kann. Dies widerspricht aber dem typischen Aufbau eines Dampfmotors, da dieser alleine schon wegen seiner Steuerung kompliziert ausgeführt werden muss.In order to be able to use such a steam cycle device profitably in a drive unit, it is necessary that the system can be made correspondingly compact, lightweight and inexpensive. However, this contradicts the typical structure of a steam engine, since this alone has to be complicated because of its control.
Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Dampfkreisprozessvorrichtung anzugeben, welche klein, leicht und kompakt aufgebaut werden kann. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinheit anzugeben, welche ebenfalls klein, leicht und kompakt aufgebaut werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a Dampfkreisprozessvorrichtung, which can be made small, lightweight and compact. Moreover, it is the object of the invention to provide a drive unit, which can also be small, lightweight and compact.
Diese Aufgabe wird dabei durch die Dampfkreisprozesvorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the Dampfkreisprozesvorrichtung with the features in the characterizing part of patent claim 1.
Die erfindungsgemäße Dampfkreisprozessvorrichtung nutzt dabei einen geschlossenen Dampfkreislauf mit einem Verdampfer und einem Expander zum Entpannen des verdampften Arbeitsmittels, sowie einen Kondensator zum erneuten verflüssigen des entspannten dampfförmigen Arbeitsmittels aus dem Expander. Der Expander ist dabei als ein besonders leichter und kompakter Dampfmotor aufgebaut. Dies wird dadurch erreicht, dass das Einlassventil über ein Betätigungselement gegen eine Federkraft offenbar ist und dass dieses Betätigungselement zumindest mittelbar durch den Arbeitskolben selbst betätigt
wird, wenn dieser sich im Bereich des oberen Totpunkts befindet, entsteht ein Dampfmotor mit einem sehr einfachen Aufbau, welcher von der Bewegung des Arbeitskolben gesteuert werden kann. Der Aufbau und insbesondere die Steuerung kann daher sehr einfach, effizient und klein ausgeführt werden. Damit entsteht letztlich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau der Dampfkreisprozessvorrichtung, welcher die Abgaswärme einer Verbrennungskraftmaschine in einem Fahrzeug nutzt.The steam cycle process device according to the invention uses a closed steam cycle with an evaporator and an expander to relax the vaporized working fluid, as well as a condenser for re-liquefying the expanded vaporous working fluid from the expander. The expander is constructed as a particularly lightweight and compact steam engine. This is achieved in that the inlet valve via an actuating element against a spring force is apparent and that this actuating element actuated at least indirectly by the working piston itself when it is in the region of top dead center, a steam engine with a very simple structure is created, which can be controlled by the movement of the working piston. The structure and in particular the control can therefore be carried out very simply, efficiently and small. This ultimately creates a simple and cost-effective design of the steam cycle device, which uses the exhaust heat of an internal combustion engine in a vehicle.
Ferner wird durch eine Antriebsvorrichtung die eingangs genannte Aufgabe gelöst, indem diese die Abgaswärme einer Verbrennungskraftmaschine nutzt, um eine erfindungsgemäße Dampfkreisprozessvorrichtung der eben beschriebenen Art zu nutzen.Furthermore, by a drive device, the object mentioned above is achieved by using the exhaust heat of an internal combustion engine to use a Dampfkreisprozessvorrichtung invention of the type just described.
In einer derartigen Antriebsvorrichtung spielt die kleine und kompakte Bauweise und insbesondere die einfache Steuerung des Dampfmotors eine besonders große Rolle, da derartige Vorrichtungen typischerweise in Fahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen, eingesetzt werden. Damit ist ein einfacher und leichter Aufbau ein entscheidender Vorteil, da zulässiges Gewicht und vorhandener Bauraum typischerweise sehr beschränkt sind. Mit dem Aufbau kann dennoch die in großem Maße anfallende Abgaswärme genutzt werden, indem diese über die Dampfkreisprozessvorrichtung mit dem Dampfmotor in mechanische Energie umgewandelt wird, welche dann zum Antrieb zum Beispiel von Nebenaggregaten oder dergleichen genutzt werden kann.In such a drive device, the small and compact design and in particular the simple control of the steam engine plays a particularly important role, since such devices are typically used in vehicles, especially in commercial vehicles. For a simple and easy construction is a decisive advantage, since permissible weight and space available are typically very limited. With the construction, however, the exhaust gas heat produced to a large extent can be used by being converted by the steam cycle device with the steam engine into mechanical energy, which can then be used to drive, for example, ancillary units or the like.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Antriebseinheit ist es außerdem vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine und der Dampfmotor zumindest mittelbar auf eine Abtriebswelle wirken.In a particularly advantageous embodiment of the drive unit, it is also provided that the internal combustion engine and the steam engine act at least indirectly on an output shaft.
Die Verbrennungskraftmaschine und der Dampfmotor können dabei in an sich bekannter Art auf eine gemeinsame Kurbelwelle wirken oder über getrennteThe internal combustion engine and the steam engine can act in a conventional manner to a common crankshaft or via separate
Kurbelwellen, welche über eine Getriebeeinheit oder dergleichen verbunden sind, gemeinsam auf einen Abtrieb wirken. Dies hat den Vorteil, dass vom Dampfmotor
bereitgestellte mechanische Leistung als Antriebsleistung genutzt werden kann. Auf der anderen Seite hat der Aufbau den Vorteil, dass der Dampfmotor dann besonders klein und kompakt bauen kann, da er seine eigenen Anlaufmomente nicht selbst überwinden muss, sondern entweder von der Verbrennungskraftmaschine oder einer für die Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen Starteinrichtung entsprechend gestartet werden kann.Crankshafts, which are connected via a gear unit or the like, act together on an output. This has the advantage of being powered by the steam engine provided mechanical power can be used as drive power. On the other hand, the structure has the advantage that the steam engine can then build very small and compact, since he does not have to overcome his own starting torques, but can be started by either the internal combustion engine or provided for the internal combustion engine starting device accordingly.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere auch zum Aufbau des Dampfmotors, ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel sowie aus den restlichen Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention, in particular also for the construction of the steam engine, will become apparent from the embodiment illustrated below and from the remaining dependent claims.
Dabei zeigen:Showing:
Figur 1 ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Dampfmotors für die Dampfkreisprozessvorrichtung; undFigure 1 shows a possible embodiment of a steam engine for the Dampfkreisprozessvorrichtung; and
Figur 2 eine Antriebsvorrichtung mit der Dampfkreisprozessvorrichtung.FIG. 2 shows a drive device with the steam cycle device.
In Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen Dampfmotor 1 zu erkennen, welcher hier als Dampfmotor 1 mit einem Zylinder ausgeführt ist. Alternativ dazu können auch mehrere derartige Zylinder in der an sich bekannten Art und Weise zu einem Dampfmotor mit mehreren Zylindern kombiniert werden.FIG. 1 shows a cross section through a steam engine 1, which is designed here as a steam engine 1 with a cylinder. Alternatively, a plurality of such cylinders may be combined in the manner known per se to form a multi-cylinder steam engine.
Der Dampfmotor 1 der Figur 1 zeigt ein Gehäuse 2 und einen von dem Gehäuse umschlossenen Zylinderraum 3. In dem Zylinderraum 3 ist ein Arbeitskolben 4 zu erkennen, welcher in der bekannten und bewährten Bauart als Tauchkolben ausgeführt ist. Dieser Arbeitskolben 4 ist nun gelenkig über einen Kolbenbolzen 5 mit einer hier schematisch angedeuteten Pleuelstange 6 verbunden, welche ihrerseits wieder gelenkig mit einer Kurbelwelle 7 verbunden ist. Der Dampfmotor 1 weist dabei im Bereich eines Zylinderkopfes 8, welcher seinerseits wiederum einen Teil des Gehäuses 2 bildet, einen Einlassraum 9 auf, iri welchen durch eine Öffnung 10 Frischdampf F einströmen kann. Außerdem weist der Bereich des
Einlasses 9 ein Einlassventil 11 auf, welches im Wesentlichen aus einem Ventilkörper 12 besteht, welcher durch die Kraft einer Federeinrichtung 13 und unterstützend durch den Druck des Frischdampfes im Bereich des Einlassraums 9 gegen einen Ventilsitz 14 gedrückt wird und somit den Einlassraum 9 gegenüber einem Arbeitsraum 15 verschließt, welcher der Arbeitskolben 4 im Zylinderraum 3 einschließt.The steam engine 1 of Figure 1 shows a housing 2 and a cylinder space enclosed by the housing 3. In the cylinder chamber 3, a working piston 4 can be seen, which is designed in the known and proven design as a plunger. This working piston 4 is now articulated via a piston pin 5 with a connecting rod 6 schematically indicated here, which in turn is hingedly connected to a crankshaft 7. The steam engine 1 has in the region of a cylinder head 8, which in turn forms part of the housing 2, an inlet space 9, iri which through which an opening 10 live steam F can flow. In addition, the area of the Inlet 9 to an inlet valve 11, which consists essentially of a valve body 12 which is pressed by the force of a spring means 13 and supportive by the pressure of the live steam in the region of the inlet space 9 against a valve seat 14 and thus the inlet space 9 with respect to a working space 15th closes, which includes the working piston 4 in the cylinder chamber 3.
Wie sich aus der Lage der Kurbelwelle 7 in Figur 1 ergibt, befindet sich der Arbeitskolben 4 in dem hier dargestellten Zustand noch vor dem Erreichen des oberen Totpunkts, welcher dann erreicht wird, wenn die gelenkige Verbindung zwischen der Pleuelstange 6 und der Kurbelwelle 7 in Richtung des Zylinders 3 weist. Kurz bevor dieser obere Totpunkt des Arbeitskolbens 4 erreicht wird, stößt dieser Arbeitskolben über einen Stößel 16, welcher im Bereich seiner dem Zylinderkopf 8 zugewandten Kolbenfläche angeordnet ist, durch einen mechanischen Kontakt mit dem Ventilkörper 12 diesen gegen die Kraft der Federeinrichtung 13 und den Druck des Frischdampfs F im Bereich des Einlassraums 9 auf, so dass dieser Ventilkörper 12 sich von seinem Ventilsitz 14 abhebt. Dadurch kann der mit entsprechendem Druck und entsprechender Temperatur vorliegende energiereiche Frischdampf F durch die vom Ventilkörper 12 freigegebene Öffnung 17 am Stößel 16 entlang in den Arbeitsraum einströmen und dadurch den Arbeitskolben 4 in Richtung der Kurbelwelle 7 drücken. Über die Pleuelstange 6 und den Kolbenbolzen 5 wird dabei mechanische Energie von dem Arbeitskolben 4 auf die Kurbelwelle 7 übertragen. Mit Verlassen des Bereichs des oberen Totpunkts wird der Stößel 16 gleichzeitig den mechanischen Kontakt zum Ventilkörper 12 unterbrechen, so dass dieser durch die Kraft der Federeinrichtung 13 wieder in den Ventilsitz 14 gedrückt wird und den Bereich des Einlasses 9 gegenüber dem Bereich des Arbeitsraums 15 abdichtet.As is apparent from the position of the crankshaft 7 in Figure 1, the working piston 4 is in the state shown here before reaching the top dead center, which is then achieved when the articulated connection between the connecting rod 6 and the crankshaft 7 in the direction of the cylinder 3 points. Shortly before this top dead center of the working piston 4 is reached, this working piston abuts a plunger 16, which is arranged in the region of the cylinder head 8 facing piston surface, by a mechanical contact with the valve body 12 against the force of the spring means 13 and the pressure of the Main steam F in the region of the inlet space 9, so that this valve body 12 lifts from its valve seat 14. As a result, the energy-rich live steam F present with the appropriate pressure and corresponding temperature can flow through the opening 17, which is released from the valve body 12, along the plunger 16 into the working space and thereby press the working piston 4 in the direction of the crankshaft 7. In this case, mechanical energy is transmitted from the working piston 4 to the crankshaft 7 via the connecting rod 6 and the piston pin 5. Upon leaving the region of top dead center, the plunger 16 will simultaneously interrupt the mechanical contact with the valve body 12 so that it is pressed back into the valve seat 14 by the force of the spring device 13 and seals off the region of the inlet 9 with respect to the region of the working space 15.
Durch die Bewegung des Arbeitskolbens 4 in Richtung der Kurbelwelle 7, im dargestellten Beispiel also nach unten, wird der Frischdampf F unter gleichzeitiger Abgabe von Leistung an den Arbeitskolben 4 entsprechend entspannt. Kurz vor Erreichen des unteren Totpunkts des Arbeitskolbens 4, also wenn die gelenkige
Anbindung der Pleuelstange 6 an der Kurbelwelle 7 auf der dem Arbeitskolben 4 abgewandten Seite anlangt, ist der Arbeitskolben 4 so tief im Zylinderraum 3 nach unten gefahren, dass er Öffnungen 18 freigibt, welche in der Mantelfläche des Zylinderraums 3 im Gehäuse 2 angeordnet sind. Diese Öffnungen 18 können beispielsweise als eine Öffnung oder als mehrere über den Umfang verteilteAs a result of the movement of the working piston 4 in the direction of the crankshaft 7, that is to say downwards in the illustrated example, the live steam F is correspondingly expanded while simultaneously outputting power to the working piston 4. Just before reaching the bottom dead center of the working piston 4, so if the articulated Connection of the connecting rod 6 to the crankshaft 7 on the side facing away from the working piston 4, the working piston 4 is driven so deep down in the cylinder chamber 3 that it releases openings 18 which are arranged in the outer surface of the cylinder chamber 3 in the housing 2. These openings 18 may, for example, as an opening or as more distributed over the circumference
Öffnungen in Form von Bohrungen, Schlitzen oder dergleichen ausgebildet sein. Durch diese Öffnungen, welche als Auslass für den entspannten Abdampf A dienen, strömt ein Großteil des entspannten Abdampfes A entsprechend dem Pfeil A aus dem Arbeitsraum 15 ab. Der Arbeitskolben 4 wird dann durch die weitergehende Bewegung der Kurbelwelle 7 aufgrund der Trägheit und/oder weiteren Zylindern am Laufen gehalten und wieder nach oben bewegt, wobei der Restdampf verdichtet wird. Kurz vor dem erneuten Erreichen des oberen Totpunkts öffnet dann der Stößel 16 durch mechanischen Kontakt zum Ventilkörper 12 wieder die Ventileinrichtung 11 und der oben beschriebene Ablauf beginnt von neuem.Openings in the form of holes, slots or the like may be formed. Through these openings, which serve as an outlet for the relaxed exhaust steam A, flows a large part of the relaxed exhaust steam A according to the arrow A from the working space 15 from. The working piston 4 is then kept running by the further movement of the crankshaft 7 due to the inertia and / or other cylinders and moved back up, the residual steam is compressed. Shortly before the new top dead center is reached, the plunger 16 then opens the valve device 11 again by mechanical contact with the valve body 12 and the process described above begins again.
Wir haben es bei diesem Aufbau also mit einem Dampfmotor 1 in sogenannter Gleichstrombauart zu tun, da der Strom des Dampfes durch den Motor jeweils von oben nach unten erfolgt und seine Strömungsrichtung nicht umkehrt. Dieser Aufbau hat dabei den energetischen Vorteil, dass der Heißdampf immer über den Einlassraum 9 in den Dampfmotor 1 einströmt und über die Öffnungen 18 aus dem Dampfmotor 1 ausströmt. Damit steht im Bereich des Einlassraums 9 immer heißer Dampf zu Verfügung, während im Bereich der Öffnungen 18 vergleichsweise kühler Dampf ankommt. Anders als bei einem Gegenstromprinzip wird also der Einlassbereich 9 nicht von abgekühltem Dampf beim Ausstoßen gekühlt, sondern kommt nur mit heißem Frischdampf F in Verbindung. Dadurch verbessert sich der Wirkungsgrad des Dampfmotors 1 in Gleichstrombauart gegenüber einem Dampfmotor in Gegenstrombauart.So we have it in this structure with a steam engine 1 in so-called Gleichstrombauart to do, since the flow of steam through the engine takes place from top to bottom and its flow direction is not reversed. This construction has the energetic advantage that the superheated steam always flows into the steam engine 1 via the inlet space 9 and flows out of the steam engine 1 via the openings 18. Thus, hotter steam is always available in the region of the inlet space 9, whereas comparatively cool steam arrives in the area of the openings 18. Unlike a countercurrent principle, therefore, the inlet region 9 is not cooled by cooled steam when ejected, but comes only with hot live steam F in combination. This improves the efficiency of the steam engine 1 in DC design over a steam engine in countercurrent design.
Dieser Aufbau erlaubt es ferner, den Dampfmotor 1 besonders einfach aufzubauen, da im Bereich des Zylinderkopfs 8 lediglich Elemente zur Dampfzufuhr, dem sogenannten Einpuffen, vorgesehen werden müssen, während
zur Dampfabfuhr, dem sogenannten Auspuffen, die Öffnungen 18 im Bereich des Gehäuses 2, und hier im Bereich der Mantelfläche des Zylinders 3, ausreichen. Damit lässt sich ein sehr einfacher und kompakter Zylinderkopf 8 ausbilden, welcher lediglich das federbelastete Einlassventil 11 aufweisen muss. Die Betätigung dieses Einlassventils 11 kann dabei, wie beschrieben, durch einen Stößel 16 durch den Arbeitskolben 4 direkt erfolgen. Da der Arbeitskolben 4 und damit der Stößel 16 im Bereich des oberen Totpunkts eine vergleichsweise geringe Geschwindigkeit aufweist, ist das Anstoßen des Stößels 16 an dem Ventilkörper 12, um diesen vom Ventilsitz 14 abzuheben, ein Anstoßen bei vergleichsweise geringer Geschwindigkeit. Außerdem kann das federbelasteteThis construction also makes it possible to construct the steam engine 1 particularly simply, since in the region of the cylinder head 8 only elements for supplying steam, the so-called puffing, have to be provided, while for vapor removal, the so-called exhausts, the openings 18 in the region of the housing 2, and here in the region of the lateral surface of the cylinder 3, sufficient. This makes it possible to form a very simple and compact cylinder head 8, which only has to have the spring-loaded inlet valve 11. The operation of this intake valve 11 can, as described, carried out directly by a plunger 16 through the working piston 4. Since the working piston 4 and thus the plunger 16 in the region of top dead center has a comparatively low speed, the abutment of the plunger 16 on the valve body 12 to lift it from the valve seat 14, a bumping at a comparatively low speed. In addition, the spring-loaded
Einlassventil 11 über eine geeignete Schraube 22 durch eine mittels der Schraube 22 verschlossene Öffnung 23 in den Zylinderkopf 8 beziehungsweise den Einlassraum 9 eingebracht werden. Dies ist hinsichtlich des Aufbaus sehr einfach und erlaubt außerdem die einfache Zugänglichkeit und gegebenenfalls den einfachen Austausch der Ventileinrichtung 11.Inlet valve 11 are introduced via a suitable screw 22 by a closed by means of the screw 22 opening 23 in the cylinder head 8 and the inlet space 9. This is very simple in terms of structure and also allows easy accessibility and, if appropriate, easy replacement of the valve device 11.
Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, den Stößel 16 andersartig anzuordnen und diesen beispielsweise durch eine Durchführung aus mehreren Hebelelementen in anderer Art und Weise zu realisieren. Insbesondere kann auch eine außermittige Anordnung von Einlassventil 11 und Stößel 16 oder gegebenenfalls den Stößel 16 ersetzenden Hebelelementen realisiert werden. Dies kann insbesondere dann Sinn machen, wenn der Dampfmotor 1 , nicht wie hier dargestellt, als einfach wirkende Maschine ausgebildet ist, sondern wenn diese, was auch denkbar wäre, einen doppelt wirkenden Kolben aufweist. Hierfür müsste lediglich auf der der Kurbelwelle 7 zugewandten Seite des Arbeitskolbens 4 ein vergleichbarer Aufbau realisiert werden, wie auf der dem Zylinderkopf 8 zugewandten Seite des Aufbaus in Figur 1. Selbstverständlich müsste dann der Arbeitskolben über eine Kolbenstange die Kräfte auf eine gelenkig mit der Kolbenstange verbundene Pleuelstange übertragen. Zur Durchführung der Kolbenstange durch den dann unterhalb des Arbeitskolbens zusätzlich entstehenden zweiten Arbeitsraum sollte eine mittige Lage gewählt werden, um ein Verkanten des Arbeitskolbens im Zylinderraum zu vermeiden. Damit kann
zumindest im Bereich des unteren Arbeitsraums der Stößel und das Einlassventil nicht mehr mittig angeordnet werden, so dass dieses außermittig platziert werden müsste. Auch bei einem solchen Aufbau mit doppelt wirkendem Arbeitskolben wäre es denkbar, dass auf jeder Seite des Kolbens lediglich die entsprechenden Einlasse vorhanden wären, wobei dann mittig einer oder gegebenenfalls zwei Auslässe über entsprechende Öffnungen in der Mantelfläche des Zylinders realisiert werden könnten.In principle, however, it would also be conceivable to arrange the tappet 16 in a different manner and to realize this, for example, by carrying out several lever elements in a different manner. In particular, an off-center arrangement of inlet valve 11 and plunger 16 or optionally the plunger 16 replacing lever elements can be realized. This can make sense especially if the steam engine 1, not shown here, is designed as a single-acting machine, but if this, which would also be conceivable, has a double-acting piston. For this purpose, only on the side facing the crankshaft 7 of the working piston 4, a comparable structure should be realized, as on the cylinder head 8 facing side of the structure in Figure 1. Of course, then the working piston via a piston rod forces on a pivotally connected to the piston rod Transfer connecting rod. To carry out the piston rod by the second working space which then additionally arises below the working piston, a central position should be selected in order to avoid tilting of the working piston in the cylinder space. So that can at least in the region of the lower working space of the plunger and the inlet valve are no longer centrally located, so that this would have to be placed off-center. Even with such a construction with a double-acting working piston, it would be conceivable that only the corresponding inlets would be present on each side of the piston, in which case one or optionally two outlets could be realized centrally via corresponding openings in the lateral surface of the cylinder.
Um bei dem in Figur 1 beschriebenen einfach wirkenden Aufbau nun praktikable Verhältnisse für den Betrieb zu realisieren, ist ein vergleichsweise großer Schadraum notwendig. Dieser Schadraum, also das Volumen, welches im Arbeitsraum 15 verbleibt, wenn der Arbeitkolben 4 in seinem oberen Totpunkt ist, wird bei einem derartigen Aufbau eine entsprechende Menge an nicht abgeströmtem Dampf einschließen. Um einen akzeptablen mittleren indizierten Druck im Betrieb zu erhalten und den Verdichtungsenddruck im Bereich des oberen Totpunkts zu minimieren, hat es sich herausgestellt, dass ein Schadraum geeignet ist, welcher ein Volumen aufweist, das größer als 10 % des Zylinder- Hubraumes ist.In order to realize practical conditions for operation in the single-acting structure described in FIG. 1, a relatively large dead space is necessary. This dead space, ie the volume which remains in the working space 15 when the working piston 4 is in its top dead center, will include in such a structure a corresponding amount of steam not streamed off. In order to obtain an acceptable mean indicated pressure in operation and to minimize the compression end pressure in the region of top dead center, it has been found that a dead space is suitable which has a volume which is greater than 10% of the cylinder displacement.
Wie bereits erwähnt, ist die Geschwindigkeit des Stößels beim Aufstoßen des Ventilkörpers 12 und damit beim Öffnen der Ventileinrichtung 11 relativ klein, wodurch nur minimale Belastungen auftreten. Um diese Belastungen weiter zu minimieren ist es sinnvoll, den Hub des Einlassventils 11 entsprechend zu beschränken. Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn der Hub des Einlassventils 11 und damit eigentlich der Hub des Ventilkörpers 12 weniger als 3 % des gesamten Hubs des Arbeitskolbens 4 beträgt.As already mentioned, the speed of the plunger during the bellowing of the valve body 12 and thus when opening the valve device 11 is relatively small, whereby only minimal loads occur. To further minimize these loads, it makes sense to limit the stroke of the intake valve 11 accordingly. It has proved to be particularly favorable when the lift of the inlet valve 11 and thus actually the stroke of the valve body 12 is less than 3% of the total stroke of the working piston 4.
Ein solcher Dampfmotor 1 kann nun entsprechend einfach und klein ausgeführt werden. Seine besonderen Vorteile spielt er dann aus, wenn er zusammen mit einem weiteren Motor, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine 19, in einer Antriebsvorrichtung 20 kombiniert wird. In Figur 2 ist eine solche Antriebsvorrichtung 20 zu erkennen. Die Verbrennungskraftmaschine 19 ist dabei
nur schematisch angedeutet, ebenso wie der Dampfmotor 1. Beide wirken im hier dargestellten Fall auf eine gemeinsame Kurbelwelle 7, welche jedoch auch über eine optional angedeutete Getriebeeinheit 21 entsprechend fest oder mechanisch aus zwei einzelnen Kurbelwellen zusammengekoppelt sein kann.Such a steam engine 1 can now be carried out correspondingly simple and small. It has its particular advantages when it is combined with a further engine, in particular an internal combustion engine 19, in a drive device 20. FIG. 2 shows such a drive device 20. The internal combustion engine 19 is included both act in the case shown here on a common crankshaft 7, which, however, can also be coupled together via an optionally indicated transmission unit 21 according to fixed or mechanically from two individual crankshafts.
Zum Starten sowohl der Verbrennungskraftmaschine 19 als auch des Dampfmotors 1 kann außerdem eine an sich bekannte Startvorrichtung vorgesehen sein, wie sie bei Verbrennungskraftmaschinen allgemein bekannt und üblich ist. Durch die direkte oder mittelbare Kopplung der Kurbelwelle 7 der Verbrennungskraftmaschine 19 und des Dampfmotors 1 kann sowohl die Verbrennungskraftmaschine 19 als auch der Dampfmotor 1 durch die Startvorrichtung, welche hier nicht dargestellt ist, gestartet werden. Alternativ dazu wäre es denkbar, den Dampfmotor 1 über die Verbrennungskraftmaschine 19 zu starten, hierfür müsste die optionale Getriebeeinrichtung 21 dann in jedem Fall vorhanden sein und ihrerseits eine entsprechende Kupplungseinrichtung aufweisen.For starting both the internal combustion engine 19 and the steam engine 1 may also be provided a known starting device, as is well known and common in internal combustion engines. By the direct or indirect coupling of the crankshaft 7 of the internal combustion engine 19 and the steam engine 1, both the internal combustion engine 19 and the steam engine 1 can be started by the starting device, which is not shown here. Alternatively, it would be conceivable to start the steam engine 1 via the internal combustion engine 19; for this purpose, the optional transmission device 21 would then have to be present in any case and in turn have a corresponding coupling device.
Ferner ist in der Darstellung der Antriebsvorrichtung 20 eine Dampfkreisprozessvorrichtung 24 zu erkennen, welcher mit geschlossenem Dampfkreislauf ausgeführt ist. Die Dampfkreisprozessvorrichtung 24 weist im Wesentlichen einen Verdampfer 25 auf, welcher in irgendeiner Weise die Abgaswärme der Verbrennungskraftmaschine 19 nutzt. Zusätzlich oder anstelle der Nutzung von Wärme aus dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 19 ist es selbstverständlich auch möglich, Abwärme aus anderen Quellen zu nutzen, beispielsweise die Abwärme aus einem Ladeluftkühler, aus Nebenaggregaten oder dergleichen. Die verschiedenen Abwärmeströme können dabei parallel oder seriell nacheinander in die Flüssigkeit der Dampfkreisprozessvorrichtung 24 eingebracht werden.Furthermore, in the representation of the drive device 20, a steam cycle device 24 can be seen, which is designed with closed steam cycle. The steam cycle device 24 essentially comprises an evaporator 25 which in some way utilizes the exhaust heat of the internal combustion engine 19. In addition or instead of the use of heat from the exhaust gas of the internal combustion engine 19, it is of course also possible to use waste heat from other sources, for example, the waste heat from a charge air cooler, ancillary units or the like. The various waste heat streams can be introduced into the liquid of the steam cycle device 24 in parallel or serially one after the other.
In der Dampfkreisprozessvorrichtung 24 wird die verdampfte Flüssigkeit als Frischdampf F dann in den hier nur schematisch angedeuteten Dampfmotor 1 geleitet und in diesem in der oben bereits ausführlich beschriebenen Art
entspannt. Der Dampfmotor 1 stellt also den Expander der Dampfkreisprozessvorrichtung 24 dar. Der durch die Auslässe des Dampfmotors 1 abströmende Abdampf A gelangt dann in den Bereich eines Kondensators 26, indem dieser wieder zu Flüssigkeit kondensiert wird, welche dann in ein Reservoir 27 auf geringerem Druckniveau, zum Beispiel auf Umgebungsdruck fließt. Aus dem Reservoir 27 kann die Flüssigkeit in an sich bekannter Weise über eine geeignete Arbeitsmittelpumpe 28 als Arbeitsmittel wieder dem Verdampfer 25 zugeführt werden, bevor der Kreislauf von neuem beginnt. Auf diese Art und Weise kann Abgaswärme der Verbrennungskraftmaschine 19 genutzt werden, um über den Dampfmotor 1 in mechanische Leistung umgewandelt zu werden. Diese mechanische Leistung kann dann, wie hier dargestellt, über eine gemeinsame Kurbelwelle 7 einem Antrieb, beispielsweise eines Nutzfahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen zugeführt werden. Es wäre jedoch auch denkbar, über die vom Dampfmotor 1 bereitgestellte Antriebsleistung entsprechende Nebenaggregate, Lichtmaschinen oder dergleichen, anzutreiben.
In the steam cycle device 24, the vaporized liquid is then passed as live steam F into the steam engine 1, which is only schematically indicated here, and in this manner, as already described in detail above relaxed. The steam engine 1 thus represents the expander of the steam cycle process device 24. The effluent A flowing through the outlets of the steam engine 1 then passes into the region of a condenser 26 by being condensed again into liquid, which is then pumped into a reservoir 27 at a lower pressure level Example flows to ambient pressure. From the reservoir 27, the liquid can be fed back to the evaporator 25 in a manner known per se via a suitable working medium pump 28 as a working medium before the cycle begins again. In this way, exhaust heat of the internal combustion engine 19 can be used to be converted via the steam engine 1 into mechanical power. This mechanical power can then, as shown here, be supplied via a common crankshaft 7 to a drive, for example a utility vehicle, rail vehicle or the like. However, it would also be conceivable to drive corresponding ancillaries, alternators or the like via the drive power provided by the steam engine 1.
Claims
1. Dampfkreisprozessvorrichtung mit einem geschlossenen Dampfkreislauf, umfassend: 1.1 ein Reservoir für ein flüssiges Arbeitsmittel;A steam cycle closed loop steam cycle apparatus comprising: 1.1 a reservoir for a liquid working fluid;
1.2 einen Verdampfer zum Verdampfen des flüssigen Arbeitsmittels;1.2 an evaporator to evaporate the liquid working fluid;
1.3 einen Expander zum Entspannen des verdampften Arbeitsmittels;1.3 an expander for relaxing the vaporized working fluid;
1.4 einen Kondensator zum Verflüssigen des entspannten dampfförmigen Arbeitsmittels aus dem Expander; und 1.5 eine Arbeitsmittelpumpe zur Zufuhr von flüssigem Arbeitsmittel aus dem1.4 a condenser for liquefying the relaxed vaporous working fluid from the expander; and 1.5 a working fluid pump for supplying liquid working fluid from the
Reservoir zu dem Verdampfer; dadurch gekennzeichnet, dass 1.6 der Expander als wenigstens ein Dampfmotor (1 ) mit den nachfolgendenReservoir to the evaporator; characterized in that 1.6 of the expander than at least one steam engine (1) with the following
Merkmalen ausgebildet ist: 1.7 wenigstens einem Gehäuse (2);Characteristics is formed: 1.7 at least one housing (2);
1.8 wenigstens einem von dem Gehäuse (2) umschlossenen zylinderförmigen Arbeitsraum (15);1.8 at least one of the housing (2) enclosed cylindrical working space (15);
1.9 für jeden Arbeitsraum (15) einen Einlass zum Zuführen von Frischdampf in den Arbeitsraum (15); und 1.10 einen Auslass zum Abführen von Abdampf aus dem Arbeitsraum (15);1.9 for each working space (15) an inlet for supplying live steam in the working space (15); and 1.10 an outlet for removing exhaust steam from the working space (15);
1.11 einen Arbeitskolben (4), der im Arbeitsraum (15) durch Dampfdruck bewegbar ist, wobei1.11 a working piston (4) which is movable in the working space (15) by vapor pressure, wherein
1.12 der Einlass ein Einlassventil (11 ) aufweist, wobei1.12 the inlet has an inlet valve (11), wherein
1.13 das Einlassventil (11 ) über ein Betätigungselement gegen eine Federkraft offenbar ist, und wobei1.13 the inlet valve (11) via an actuator against a spring force is apparent, and wherein
1.14 das Betätigungselement zumindest mittelbar durch den Arbeitskolben (4) betätigbar ist, wenn dieser sich im Bereich des oberen Totpunkts befindet.1.14 the actuator is at least indirectly actuated by the working piston (4) when it is in the range of top dead center.
2. Dampfkreisprozessvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (Stößel 16) als Teil des Arbeitskolbens (4) ausgebildet ist, welches das Einlassventil (11 ) durch mechanischen Kontakt
öffnet, wenn sich der Arbeitskolben (4) im Bereich des oberen Totpunkts befindet.2. steam cycle device according to claim 1, characterized in that the actuating element (plunger 16) as part of the working piston (4) is formed, which the inlet valve (11) by mechanical contact opens when the working piston (4) is in the region of top dead center.
3. Dampfkreisprozessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass in Form wenigstens einer Öffnung (18) ausgebildet ist, welche so angeordnet ist, dass der Auslass im Bereich des unteren Totpunkts des Arbeitskolbens freigegeben ist.3. Steam cycle device according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet in the form of at least one opening (18) is formed, which is arranged so that the outlet is released in the region of the bottom dead center of the working piston.
4. Dampfkreisprozessvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (18) des Auslasses in einer Mantelfläche des Arbeitsraums ausgebildet ist.4. steam cycle device according to claim 3, characterized in that the at least one opening (18) of the outlet is formed in a lateral surface of the working space.
5. Dampfkreisprozessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (11 ) auf der Seite des Arbeitsraums (15) angeordnet ist, in dem sich der Arbeitskolben (4) im Bereich des oberen Totpunkts befindet.5. steam cycle device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inlet valve (11) on the side of the working space (15) is arranged, in which the working piston (4) is in the region of top dead center.
6. Dampfkreisprozessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (11 ) auf der Stirnseite des Arbeitsraums (15) angeordnet ist.6. steam cycle device according to claim 5, characterized in that the inlet valve (11) on the end face of the working space (15) is arranged.
7. Dampfkreisprozessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (4) als Tauchkolben ausgeführt ist, welcher über einen Kolbenbolzen (5) und eine Pleuelstange (6) mit einer Kurbelwelle (7) gelenkig verbunden ist.7. steam cycle device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the working piston (4) is designed as a plunger, which is connected via a piston pin (5) and a connecting rod (6) with a crankshaft (7) articulated.
8. Dampfkreisprozessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (4) als doppelt wirkender Arbeitskolben ausgeführt ist, wobei auf jeder der Stirnseiten des Arbeitsraums jeweils wenigstens ein Einlassventil angeordnet ist.
8. steam cycle device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the working piston (4) is designed as a double-acting working piston, wherein in each case at least one inlet valve is arranged on each of the end sides of the working space.
9. Dampfkreisprozessvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelt wirkende Arbeitskolben an einer mittigen Schubstange angeordnet ist, wobei die Schubstange gelenkig mit einer Pleuelstange und über diese gelenkig mit einer Kurbelwelle verbunden ist.9. steam cycle apparatus according to claim 8, characterized in that the double-acting piston is arranged on a central push rod, wherein the push rod is pivotally connected to a connecting rod and articulated about this with a crankshaft.
10. Dampfkreisprozessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Ausführung in Gleichstrombauart.10. steam cycle device according to one of claims 1 to 9, characterized by its design in Gleichstrombauart.
11. Dampfkreisprozessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein im oberen Totpunkt des Arbeitskolbens11. steam cycle device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a top dead center of the working piston
(4) verbleibender Schadraum mehr als 10 % des Hubraums des Arbeitsraums (15) beträgt.(4) remaining dead space is more than 10% of the cubic capacity of the working space (15).
12. Dampfkreisprozessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Hub des Einlassventils (11 ) weniger als12. steam cycle device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a lift of the inlet valve (11) less than
3 % des Hubs des Arbeitskolbens (4) beträgt.3% of the stroke of the working piston (4).
13. Antriebsvorrichtung, umfassend:13. Drive device comprising:
13.1 eine Verbrennungskraftmaschine; und 13.2 einen Dampfmotor; dadurch gekennzeichnet, dass13.1 an internal combustion engine; and 13.2 a steam engine; characterized in that
13.3 eine Dampfkreisprozessvorrichtung (24) nach Anspruch 1 bis 12 vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass dem geschlossenen Dampfkreislauf zum Antrieb des wenigstens einen Dampfmotors (1 ) Abwärme aus dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (19) zuführbar ist.13.3 a steam cycle device (24) according to claim 1 to 12 is provided, which is designed such that the closed steam cycle for driving the at least one steam engine (1) waste heat from the exhaust gas of the internal combustion engine (19) can be fed.
14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (19) und der wenigstens eine Dampfmotor (1 ) zumindest mittelbar auf eine Abtriebswelle wirken.
14. Drive device according to claim 13, characterized in that the internal combustion engine (19) and the at least one steam engine (1) act at least indirectly on an output shaft.
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