DE4022632A1 - Verfahren zum umwandeln von waermeenergie in eine mechanische drehbewegung sowie vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum umwandeln von waermeenergie in eine mechanische drehbewegung sowie vorrichtung zum durchfuehren des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren vom Umwandeln
einer Wärmeleistung in mechanische Drehbewegung sowie auf
eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß
Oberbegriff Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 12.
Verfahren bzw. Kreisprozesse zur Umwandlung von Wärmeenergie
in mechanische Energie unter Verwendung eines geschlossenen
Kreislaufs für ein Antriebsmedium sind grundsätzlich bekannt,
beispielsweise bei Systemen, die wasserdampfbetriebene
Turbinen aufweisen, oder bei Stirlingmotoren. Die Arbeits
medien sind hierbei Wasserdampf bzw. Heliumgas. Diese
bekannten Kreisprozesse erfordern eine erhebliche Temperatur
differenz für den Arbeitsvorgang. Weiterhin erfordern die
bekannten Verfahren auch in machinentechnischer Hinsicht
einen erheblichen Aufwand, insbesondere dann, wenn zur
Umwandlung der Wärmeenergie in mechanische Energie Hub
kolbenantriebe Verwendung finden.
Bekannt ist speziell auch (DE- AS 34 45 785) in einem ge
schlossenen Kreislauf ein Kältemittel zu verwenden, welche in
einem Verdampfer unter einem Arbeitsdruck durch Wärme
energiezufuhr verdampft wird. Der erzeugte Dampf wird dann
einer Turbine zugeführt, in der sich das Kältemittel unter
Abgabe von Energie entspannt. Das entspannte Kältemittel wird
dann in einem Kühler wieder verflüssigt, mittels einer Pumpe
wieder auf den Arbeitsdruck gebracht und in den Verdampfer
zurückgeführt.
Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren bzw. bei der
entsprechenden Vorrichtung, daß zusätzliche Mittel, nämlich
eine zusätzlliche Pumpe erforderlich sind, um das Antriebs
medium nach dem Entspannen und dem Verflüssigen aus dem
Kühler zurück in den Verdampfer zu fördern. Nachteilig ist
bei dem bekannten Verfahren auch, daß selbst bei relativ
großen Temperaturdifferenzen zwischen der Temperatur des
Verdampfers und der Temperatur des Kühlers nur geringe
Betriebsdrücke erreicht werden und die mit dem verdampften
Antriebsmittel betriebene Turbine allenfalls bei hohen
Drehzahlen eine ausreichende Leistung bei geringem Drehmoment
liefert.
Bekannt ist weiterhin auch (DE-AS 28 20 526) bei einem von
außen beheizten Heizgas- Hubkolbenmotor bzw. Stirlingmotor
allein zu Zwecken der Kühlung dieses Motors ein Kältemittel
kreislauf vorzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes und ver
bessertes Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergien
mechanischer Energie sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung
aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Verfahren entsprechend dem
kennzeichenden Teil des Patentanspruches 1 sowie eine
Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 12 ausgebildet.
Ein grundsätzlicher Vorteil der Erfindung besteht zunächst
darin, daß mit ihr ein Kreisprozeß zur Umwandlung von
Wärmeenergie in mechanischer Energie möglich ist, der
(Kreisprozeß) mit einer deutlich geringeren Temperatur
differenz (Temperaturunterschied zwischen Erhitzer und
Kühler) auskommt und wegen des besonders hohen Wirkungsgrades
deutlich weniger Wärme an die Umgebung abgibt sowie deutlich
weniger Kraftstoff verbraucht und damit auch eine deutlich
verminderte Schadstoffbelastung der Umgebung bewirkt. Bei der
Erfindung wird das Antriebsmedium ein Flüssiggas, d. h. eine
niedrig siedende Kohlenwasserstoffverbindung oder ein Gemisch
mehrerer solcher Verbindungen verwendet, welche bei Raum
temperatur und bei einem Druck unterhalb von 25 bar sich in
der flüssigen Phase befindet. Derartige Kohlenwasserstoff
verbindungen sind beispielsweise Propan oder Butan oder
Mischungen davon und der besondere Effekt besteht darin, daß
mit einem derartigen, auch als "Flüssiggas" bezeichneten
Antriebsmedium dann, wenn es im flüssigen Zustand in einem
geschlossenen Behälter, den dieses Antriebsmedium im Wesent
lichen ohne Gaspolster vollständig ausfüllt, erhitzt wird,
ein extrem hoher Flüssigkeitsdruck schon bei geringen
Temperaturerhöhungen erreicht werden kann. So führt bei
spielsweise bereits eine Temperaturerhöhung von nur 1°C zu
einer Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes des Antriebsmediums um
etwa 7-8 bar, was bedeutet, daß beispielsweise bei einer
Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Erhitzers und
des Kühlers von nur 20°C ein Flüssigkeitsdruck bzw. Betriebs
druck von etwa 140-160 bar erreicht werden kann.
Dieser hohe, durch Erhitzen des flüssigen Antriebsmediums
erreichte Druck wird in der vom Antriebsmedium angetriebenen
Kraftmaschine in die mechanische Energie umgesetzt. Hierfür
ist es erforderlich, daß die Arbeitsmaschine ein Drehkolben
motor ist.
Am Beginn jedes Arbeitszyklus werden aus der Kammer des
Erhitzers durch den umlaufenden Drehkolben des Drehkolben
motors zunächst evtl. vorhandene Reste des Antriebsmediums
abgesaugt und dann anschließend flüssiges Antriebsmedium aus
dem Kühler bzw. aus dem dortigen Vorratsraum angesaugt.
Sobald die Kammer des Erhitzers vollständig mit dem flüssigen
Antriebsmedium gefüllt ist, wirkt dieses mit seinem durch die
Erhitzung stark erhöhten Flüssigkeitsdruck auf den Drehkolben
des Drehkolbenmotors ein und treibt diesen Drehkolben an.
Durch Entspannen und Abgabe einer entsprechenden Leistung an
den Drehkolben wird das entspannte Antriebsmedium vom
Drehkolben ohne Gegendruck oder nahezu ohne Gegendruck bzw.
Kompression in den Kühler eingeschoben, aus dem das flüssige
Antriebsmedium am Beginn jedes Arbeitszyklus wieder in die
Kammer des Erhitzers angesaugt wird. Das Ansaugen des
flüssigen Antriebsmediums aus dem Kühler bzw. aus dem
dortigen Vorratsraum, das Erhitzen des flüssigen Antriebs
mediums in der Kammer des Erhitzers sowie die Beaufschlagung
des Drehkolbens mit dem Flüssigkeitsdruck des erhitzten und
dabei auch expandierten flüssigen Antriebsmediums erfolgen
zeitgleich mit dem Ausschieben des entspannten Antriebs
mediums, und zwar des entspannten Antriebsmediums aus einem
vorausgehenden Arbeitszyklus.
Wesentliche Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw.
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die bereits bei
niedrigsten Drehzahlen ein hohes Drehmoment liefert, stehen
in der Verwendung einer Kohlenwasserstoffverbindung bzw.
einer Mischung von mehreren Kohlenwasserstoffverbindungen als
Antriebsmedium, in der Erhitzung des flüssigen Antriebs
mediums mit einem geschlossenen Raum, der von dem Antriebs
medium vollständig ausgefüllt ist, sowie in der Beauf
schlagung des Drehkolbenmotors mit dem durch die Erhitzung
des flüssigen Antriebsmediums erhaltenen hohen Flüssigkeits
druck.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht auch
darin, daß das erhitzte Arbeitsmedium mit der Kammer des
Erhitzers in Verbindung stehenden Teilraum des Drehkolben
motors im wesentlichen im flüssigen Zustand zufließt, daß in
diesem Teilraum der hohe Flüssigkeitsdruck wirksam wird.
Bevorzugt ist die Kraftmaschine ein Lamellenmotor, der an
einem Rotor mehrere, den Arbeitsraum der Kraftmaschine in
wenigstens zwei Teilräume unterteilende Lamellen aufweist.
Vorzugsweise sind die Lamellen jeweils in Form von Lamellen
paketen vorgesehen.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter
ansprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine
Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung, wobei der
Drehkolben-Motor dieser Einrichtung im Querschnitt
wiedergegeben ist;
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellte Antriebsvorrichtung (Kraft
maschine) weist in einem geschlossenen Kreislauf für ein
Antriebsmedium im wesentlichen einen Erhitzer 1 mit einer
beheizbaren Kammer 4, einen Drehkolbenmotor 2 in Form eines
Lamellenmotors sowie einen Kühler 3 für das Antriebsmedium
auf. Der Kühler 3 bildet auch einen Vorratsraum 23 für das
flüssige Antriebsmedium.
Der Erhitzer 1 ist bei der dargestellten Ausführungsform so
ausgeführt, daß er eine kreisringförmige und sich bei der für
die Fig. 1 gewählten Darstellung in Richtung senkrecht zur
Zeichenebene dieser Figur erstreckende, nach außen hin
abgedichtete Kammer 4 bildet, die eine Heizeinrichtung 5
umschließt, die bei der dargestellten Ausführungsform von
mehreren Brennern 6 gebildet ist. Der Einlaß 7 der Kammer 4
ist über eine Leitung an den Ausgang eines Rückschlagventiles
8 angeschlossen. Mit ihrem Ausgang 9 ist die Kammer 4 an den
Eingang des Lamellenmotors 2 angeschlossen.
Der Lamellenmotor 2 bildet innerhalb eines Motorgehäuses 10
einen kreiszylinderförmigen Motorinnenraum 11, in welchem auf
einer Welle 12 ein Drehkolben 13 angeordnet ist. Die Welle
12, die durch beide Stirnseiten 14 und 15 des Gehäuses 10 aus
dem Motorinnenraum 11 herausgeführt und dort mittels Lager 16
bzw. 17 drehbar gelagert ist, liegt mit ihrer Achse parallel
zur Achse des kreiszylinderförmigen Motorinnenraumes 11,
allerdings ist die Achse der Welle 12 gegenüber der Achse des
kreiszylinderförmigen Motorinnenraumes 11 versetzt, und zwar
derart, daß die Achse der Welle 12 in einer Ebene E liegt,
die auch die Achse des kreiszylinderförmigen Motorinnenraumes
11 mit einschließt. Die Ebene E bildet eine Symmetrieebene,
zu der symmetrisch auf der einen Seite dieser Ebene der
Eingang 9 und auf der anderen Seite der Ebene E der Ausgang
18 des Lamellenmotors 2 vorgesehen sind, und zwar derart, daß
sowohl der Eingang 9 als auch der Ausgang 18 der Achse der
Welle 12 jeweils näherliegen als der Achse des kreiszylinder
förmigen Motorinnenraumes. Am Drehkolben 13 sind drei
Lamellenpakete 19 in radialer Richtung verschiebbar vorge
sehen, und zwar um die Achse der Welle 12 um 120° gegen
einander versetzt. Durch Federanordnungen 20 sind die
Lamellen dieser Lamellenpakete 19 radial nach außen sowie in
Achsrichtung derart vorgespannt, daß sie gegen die kreis
zylinderförmige Umfangsfläche 21 sowie gegen die Innenflächen
der Stirnseiten 15 abgedichtet anliegen. Durch die Lamellen
pakete 19 ergeben sich im Inneren des Motorraumes drei
Abschnitte, die jeweils beim Umlaufen des Drehkolbens 13 in
Richtung des Pfeiles A eine Expansionsphase, eine Kompres
sionsphase sowie eine neutrale Phase durchlaufen. An den
Ausgang 18 ist über eine Leitung der Eingang 22 des Kühlers 3
angeschlossen. Dieser Kühler bzw. dessen Sammel- oder
Vorratsraum weisen bei der dargestellten Ausführungsform
einen kreisringförmigen, nach außen hin geschlossenen
Kühlraum 23 auf, welcher mit seiner Längserstreckung senk
recht zur Zeichenebene der Fig. 1 liegt und einen Kühlkanal
24 umschließt, welcher von einem Kühlmedium, beispielsweise
von einem durch einen Ventilator 25 erzeugten Kühlluftstrom
durchströmt wird. Der Ausgang 26 des Kühlers 3 ist über einen
Hahn bzw. über ein Ventil 27 mit dem Eingang des Rückschlag
ventils 8 verbunden, welches ein Nachfließen bzw. Nachströmen
des Antriebsmediums aus dem Kühler 3 in den Erhitzer 1 (Pfeil
B) ermöglicht, einen Fluß bzw. eine Strömung in umgekehrter
Richtung, allerdings nicht zuläßt. Als Antriebsmedium wird
eine niedrig siedende Kohlenwasserstoffverbindung oder aber
eine Mischung aus mehreren derartigen Verbindungen verwendet.
Hierbei handelt es sich z.B. um Kohlenwasserstoffverbin
dungen, die bei Raumtemperatur und einem Druck unterhalb von
25 bar einen flüssigen Zustand aufweisen, wie beispielsweise
Propan, Butan sowie Mischungen aus diesen Verbindungen. Die
besonderen Eigenschaften dieses Antriebsmediums besteht
darin, daß beim Erhitzen des flüssigen Antriebsmediums in der
Kammer 4, die von diesem flüssigen Antriebsmedium vollständig
(ohne Gaspolster) ausgefüllt ist, Druckerhöhungen des
Antriebsmediums von etwa 7 bis 8 bar bei einer Temperatur
erhöhung von nur 1°C erreicht werden. Bei einer Temperatur
erhöhung in der Kammer 4 von nur 20°C, d. h. bei einer
Temperaturdifferenz von nur 20°C zwischen Kammer 4 und
Kühler 3 läßt sich somit ein Betriebsdruck von etwa 140 bis
160 bar am Eingang 9 des Lamellenmotors 2 erreichen.
Es wird angenommen, daß bei Inbetriebnahme der Antriebs
vorrichtung die Kammer 4 des Erhitzers 1 leer ist und
sich ein Lamellenpaket 19 des in Richtung des Pfeiles A
umlaufenden Drehkolbens gerade in der in Fig. 1 wieder
gegebenen Position befindet. Durch den umlaufenden Drehkolben
13 werden dann anschließend zunächst Reste des Antriebs
mediums aus der Kammer 4 abgesaugt und dann flüssiges
Antriebsmedium aus dem Kühler bzw. aus dessen Raum 23
angesaugt, so daß die Kammer 4 mit dem flüssigen Antriebs
medium voll gefüllt ist. Der Drehkolben 13 befindet sich dann
in einer Position, in der das Lamellenpaket 19 in Dreh
richtung A den Eingang 9 des Lamellenmotors 2 passiert hat
und die bezogen auf diesen Eingang in einer Winkelstellung
entspricht, die etwa gleich einem Drittel der Teilung des
Drehkolbens 13 ist. Der in dieser Position gebildete und mit
dem Eingang in Verbindung stehende Teilraum des Motorinnen
raumes 11 ist im Volumen mindestens gleich dem Volumen der
Kammer 4. Die Teilung entspricht dem Winkelabstand, den die
Lamellenpakete 19 voneinander besitzen. Bei der dargestellten
Ausführung ist diese Teilung 120°. Durch Inbetriebnahme der
Heizeinrichtung 5 wird das flüssige Antriebsmedium in dem
Erhitzer 1 im flüssigen Zustand erhitzt. Der Flüssigkeits
druck gelangt über den Eingang 9 in die zwischen einem in
Drehrichtung A vorderen Lamellenpaket 19 und einem nach
folgenden Lamellenpaket 19 am Eingang 9 gebildete Kammer.
Durch den auf das in Drehrichtung A vordere Lamellenpaket 19
ausgeübte Drehmoment wird der Drehkolben 13 in Richtung des
Pfeiles A in Drehung versetzt. Immer dann, wenn das in
Drehrichtung A erste Lamellenpaket 19 eines zwischen zwei
solchen Lamellenpaketen gebildeten Arbeitsraumes den Ausgang
18 erreicht hat, wird das in diesem Arbeitsraum vorhandene
Arbeitsmedium über den Ausgang 18 in den Kühlraum 23 des
Kühlers 3 ausgeschoben, in dem dieses Medium abgekühlt wird. Am
Anfang jedes Arbeitstaktes wird dann zur Vorbereitung des
nächsten Arbeitstaktes das flüssige Antriebsmedium durch den
umlaufenden Drehkolben 13 aus dem Kühler 3 in den Expan
sionsraum 4 des Erhitzers 1 gesaugt.
Wie oben erwähnt, spannen die Federn jeder Federeinrichtung
20 sämtliche Lamellen eines Lamellenpaketes 19 in radialer
Richtung nach außen vor, so daß sämtliche Lamellen eines
Lamellenpaketes 19 gegen die kreiszylinderförmige Umfangs-
bzw. Innenfläche 21 anliegen. Die Federn jeder Federanordnung
20 spannen aber die Lamellen jedes Lamellenpaketes 19 auch in
Richtung der Achse der Welle 12 entsprechend den Pfeilen D
bzw. D′ in entgegengesetzten Richtungen auch derart vor, daß
von zwei benachbarten Lamellen jedes Lamellenpaketes 19 eine
Lamelle in Richtung des Pfeiles D vorgespannt ist und gegen
die Innenfläche der Stirnseite 14 anliegt und die andere
Lamelle in Richtung des Pfeiles D′ vorgespannt ist und gegen
die Innenfläche der Stirnseite 15 anliegt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel
beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Ab
wandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung
zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Claims (24)
1. Verfahren zum Umwandeln von Wärmeenergie in mechanische
Energie in Form einer Drehbewegung, bei welchem (Ver
fahren) ein Arbeitsmedium in einer Kammer eines Erhitzers
auf eine erste Temperatur erwärmt und mit dem unter Druck
stehenden Antriebsmedium eine Kraftmaschine angetrieben
wird, und bei welchem (Verfahren) weiterhin das Antriebs
medium von der Kraftmaschine einem Kühler zugeleitet
wird, in dem das Antriebsmedium auf eine zweite Tempera
tur kleiner als die erste Temperatur abgekühlt wird und
aus dem das Antriebsmedium in flüssiger Form der Kammer
des Erhitzers wieder zugeführt wird, dadurch gekenn
zeichnet,
daß als Antriebsmedium ein Flüssiggas und als Kraft maschine eine Drehkolbenmaschine verwendet sind, die wenigstens einen Arbeitsraum aufweist, der durch den Drehkolben in zwei Teilräume unterteilt ist, deren Volumen beim Umlaufen des Drehkolbens sich periodisch vergrößert und verkleinert,
daß am Beginn jedes Arbeitszyklus eine Verbindung zwischen einem Teilraum und der Kammer des Erhitzers hergestellt wird, von dem sich bewegenden Drehkolben nahezu drucklos aus dem Kühler Antriebsmedium in der flüssigen Phase in die Kammer des Erhitzers angesaugt wird, bis die Kammer vollständig mit dem flüssigen Antriebsmedium gefüllt ist, daß dann ein Erhitzen des flüssigen Antriebsmediums in der mit diesem Antriebs medium vollständig ausgefüllten Kammer auf die erste Temperatur und ein Eintritt des Antriebsmediums in den Arbeitsraum bzw. in den dort von dem Drehkolben ge bildeten Teilraum erfolgt,
und daß nach dem Expandieren des Antriebsmediums dieses vom Drehkolben in den Kühler eingeschoben wird, aus welchem es dann erneut in der flüssigen Phase in die Kammer des Erhitzers angesaugt wird.
daß als Antriebsmedium ein Flüssiggas und als Kraft maschine eine Drehkolbenmaschine verwendet sind, die wenigstens einen Arbeitsraum aufweist, der durch den Drehkolben in zwei Teilräume unterteilt ist, deren Volumen beim Umlaufen des Drehkolbens sich periodisch vergrößert und verkleinert,
daß am Beginn jedes Arbeitszyklus eine Verbindung zwischen einem Teilraum und der Kammer des Erhitzers hergestellt wird, von dem sich bewegenden Drehkolben nahezu drucklos aus dem Kühler Antriebsmedium in der flüssigen Phase in die Kammer des Erhitzers angesaugt wird, bis die Kammer vollständig mit dem flüssigen Antriebsmedium gefüllt ist, daß dann ein Erhitzen des flüssigen Antriebsmediums in der mit diesem Antriebs medium vollständig ausgefüllten Kammer auf die erste Temperatur und ein Eintritt des Antriebsmediums in den Arbeitsraum bzw. in den dort von dem Drehkolben ge bildeten Teilraum erfolgt,
und daß nach dem Expandieren des Antriebsmediums dieses vom Drehkolben in den Kühler eingeschoben wird, aus welchem es dann erneut in der flüssigen Phase in die Kammer des Erhitzers angesaugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ansaugen des Antriebsmediums aus dem Kühler in die
Kammer des Erhitzers, das Erwärmen des die Kammer des
Erhitzers ausfüllende flüssige Antriebsmediums sowie das
Einleiten des erhitzten Antriebsmediums in den mit der
Kammer des Erhitzers in Verbindung stehenden Teilraums
zumsammen mit dem Ausschieben des expandierten Antriebs
mediums in den Kühler einen Arbeitszyklus bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ansaugen, Erwärmen, Einleiten in den Arbeitsraum
sowie Expandieren zeitgleich dem Ausschieben eines in
einem vorausgehenden Arbeitszyklus expandierten Antriebs
medium in den Kühler erfolgen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß am Beginn jedes Arbeitszyklus durch
den umlaufenden Drehkolben über den mit der Kammer des
Erhitzers in Verbindung stehenden Teilraum des Arbeits
raumes in dieser Kammer vorhandene Reste des Antriebs
mediums abgesaugt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Antriebsmedium eine niedrigsiedende
Kohlenwasserstoffverbindung ist, die bei Raumtemperatur
und Druck unterhalb 25 bar ihre flüssige Phase aufweist,
oder aber ein Gemisch mehrerer solcher Kohlenwasser
stoffverbindungen ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Antriebsmedium in flüssiger Phase in
der Kammer des Erhitzers auf die erste Temperatur erwärmt
und durch den daraus resultierenden Flüssigkeitsdruck
jeweils ein Arbeitsimpuls für die Kraftmaschine gewonnen
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß das flüssige Antriebsmedium im Kühler
bzw. in einem von diesem Kühler gebildeten Vorrats
behälter auf der zweiten Temperatur gehalten wird, und
zwar dadurch, daß ständig flüßiges Antriebsmedium für
einen Arbeitszyyklus entnommen und ständig entspanntes
Antriebsmedium zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Antriebsmediums in
der Kammer des Erhitzers durch eine Wärmequelle erfolgt,
die kontinuierlich Wärmeenergie abgibt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Antriebsmediums in
der Kammer des Erhitzers durch eine Wärmequelle erfolgt,
die periodisch Wärmeenergie abgibt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Kraftmaschine durch
eine in der Verbindung zwischen Kühler und Kammer des
Erhitzers vorgesehene Drosseleinrichtung geregelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, daß durch Vertauschen der Ein- und
Auslässe der Kraftmaschine deren Drehrichtung umgekehrt
wird.
12. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1-11, mit einem geschlossenen Kreislauf für
ein Antriebsmedium, welcher (Kreislauf) einen Erhitzer
mit einer durch eine Heizeinrichtung (5) beheizten Kammer
(4) für das Antriebsmedium, eine Kraftmaschine (2) sowie
einen Kühler (3) der aufweist, daß das Antriebsmedium in
der Kammer des Erhitzers auf erste Temperatur erwärmt,
dann mit dem Antriebsmedium die Kraftmaschine angetrieben
und das entspannte Antriebsmedium den Kühler (3) zurück
geführt wird, in dem das Antriebsmedium auf eine zweite
Temperatur kleiner als die erste Temperatur abgekühlt und
aus dem das Antriebsmedium in die Kammer des Erhitzers
zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
Antriebsmedium ein Flüssiggas ist, das die Kraftmaschine
ein Drehkolbenmotor mit einem durch wenigstens einen
Drehkolben (13) mindestens zwei Teilräume unterteilten
Arbeitsraum ist, wobei das Volumen jedes Teilraumes beim
Umlaufen des Drehkolbens (13) jeweils periodisch ver
größert und verkleinert wird, und daß zu Beginn jedes
Arbeitszyklus durch den umlaufenden Drehkolben (13) über
den mit der Kammer (4) des Erhitzers (1) in Verbindung
stehenden Teilraum Antriebsmedium in flüssiger Form aus
dem Kühler angesaugt, dann das die Kammer des Erhitzers
vollständig oder nahezu vollständig in flüssiger Form
ausfüllende Antriebsmedium erhitzt und in dem mit der
Kammer (4) des Erhitzers (1) in Verbindung stehenden
Teilraum eingeleitet, bei weiter umlaufenden Drehkolben
entspannt und das entspannte Antriebsmedium durch den
umlaufenden Drehkolben in den Kühler (3) ohne Gegendruck
oder nahezu ohne Gegendruck ausgeschoben wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Antriebsmedium eine niedrig siedende Kohlenwasserstoff
verbindung ist, die bei Raumtemperatur und bei einem
Druck unterhalb 25 bar ihre flüssige Phase aufweist
und/oder ein Gemisch mehrerer solcher Kohlenwasserstoff
verbindungen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kraftmaschine ein Lamellenmotor ist,
die innerhalb wenigstens eines Arbeitsraumes einen
exzentrisch gelagerten Lamellenrotor (13) aufweist und
mit an diesem Rotor vorgesehenen Lamellen (19) den
Arbeitsraum in wenigstens zwei Teilräume unterteilt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lamellen durch Federelemente derart betätigt sind,
daß sie gegen die Innenflächen des Arbeitsraumes all
seitig angedrückt sind und zwischen den Lamellenpaketen
abgedichtete Kammern bilden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen den Lamellenpaketen Dichtungen auf
den Sirnseiten des Lamellenrotors angebracht sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-16, gekenn
zeichnet durch eine Wärmequelle, die kontinuierlich
Wärmeenergie an die Kammer (4) des Erhitzers (1) abgibt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-16, gekenn
zeichnet durch eine Wärmequelle, die periodisch Wärme
energie an die Kammer (4) des Erhitzers (1) abgibt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erhitzer (1) an seinen Außenflächen mit einem einer
wärmedurchgangerhitzenden Schutzmantel versehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-19, dadurch
gekennzeichnet, daß im Erhitzer eine Wärmequelle ver
wendet ist, die Wärmeenergie durch Verbrennung erzeugt
oder durch elektrische, magnetische oder Lichtenergie
betrieben ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-20, dadurch
gekennzeichnet, daß das Antriebsmedium auf den Lamellen
motor mit einem Arbeits- bzw. Flüssigkeitsdruck takt
förmig einwirkt und dadurch eine der Anzahl der Lamellen
pakete entsprechende Anzahl von Arbeitsimpulsen je
Umdrehung des Lamellenrotors abgibt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-21, gekenn
zeichnet durch eine in der Verbindung zwischen Kühler (3)
bzw. einem von diesem Kühler gebildeten Vorratsraum und
der Kammer (4) des Erhitzers (1) vorgesehene Drossel
einrichtung.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Kraftmaschine (2)
durch Änderung der Temperatur der Kammer (4) des Er
hitzers (1) regelbar ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-23, gekenn
zeichnet durch Mittel zum Vertauschen der Ein- und
Auslässe der Kraftmaschine (2) zur Änderung deren
Drehrichtung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904022632 DE4022632C2 (de) | 1989-07-18 | 1990-07-17 | Verfahren zum Umwandeln einer Wärmeleistung in eine mechanische Drehbewegung sowie Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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