DE9109202U1 - Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder Wärmemaschine - Google Patents
Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder WärmemaschineInfo
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Description
Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydrauliGcne
Arbeits- oder Wärmemaschine
Arbeits- oder Wärmemaschine
Während der letzten 30 Jahre ist eine Renaissance des klassischen Stirling-Motors
zu beobachten, die zu einfacheren und effektiven Konstruktionen geführt hat und einigen Anwendungsfällen den üblisehen Verbrennungsmotor
mit Vorteil ersetzen können. Die Gründe hierfür sind die folgenden:
&ogr; mäßig hohe Arbeitstemperaturen, daher sehr geringe Emissionen,
speziell an NOx;
speziell an NOx;
&ogr; hoher thermodynamischer Wirkungsgrad von 30 bis 38%;
&ogr; wegen der stetig verlaufenden Änderungen des Arbeitsdruckes geringe
Geräuschentwicklung; hohe Lebensdauer;
&ogr; wahlweise Beheizung durch flüssige, gasförmige und sogar feste
Brennstoffe.
Brennstoffe.
Die Wirkungsweise des Stirling-Motors läßt sich anhand der schematischen
Darstellung in Bild 1 erläutern:
Der Motor besteht aus dem Druckzylinder (1), in dem sich der Verdrängerkolben
(2) befindet, der das Hubvolumen in den oberen (3) und unteren Arbeitsraum (4) unterteilt, die über den Heizwärmetauscher (5), den thermischen
Regenerator (6) und den Kühler (7) kommunizieren. Zylinder und Wärmetauscher bzw. -speicher sind mit Helium- oder Wasserstoffgas von 2 bis
10 MPa (20 bis 100 bar) als Arbeitsmedium gefüllt. Wird der Verdrängerkolkolben
(2) zwischen unterem (UT) und oberem Totpunkt (OT) bewegt und das Arbeitsgas vom oberen zum unteren Arbeitsraum gepumpt, so ändert sich bei
dieser Zustandsänderung das Gesamtvolumen nicht: im OT befindet sich der Hauptteil der Gasmasse im kalten unteren Arbeitsraum (4) auf der Kühlertemperatur
To und im UT des Verdrängers im oberen Arbeitsraum (3) bei der hohen Temperatur T2 des Wärmetauschers (5), der durch den Brenner (15) beheizt
wird. Da bei diesem Vorgang das vom Gas eingenommene Volumen konkonstant bleibt, wird sich der Gasdruck bei vernachlässigtem Eigenvolumen
der Wärmetauscher und des Regenerators etwa im Verhältnis T2/To, in praxi
maximal wie 2:1 ändern.
Wird der Verdrängerkolben (2) z.B. durch eine von einem Hilfsmotor angetriebene
Kurbelwelle über ein Pleuel harmonisch bewegt, ändert sich der Gasdruck im gesamten System periodisch zwischen Maximal- und Minimalwert.
Beim Stirling-Motor wird diesem Kreisprozeß mechanische Arbeit dadurch
entnommen, daß der untere Arbeitsraum (4) mit einem zweiten Arbeitszylinder verbunden 1st, dessen Kolben über ein Pleuel ebenfalls an dieselbe
Kurbelwelle jedoch mit 90° Phasennacheilung gekoppelt 1st und während einer
vollen Kurbel Umdrehung ein positives Drehmoment erzeugt.
Dieser klassische Stirling-Motor weist einige grundsätzliche Nachteile
auf, die besonders bei größeren Leistungen ins Gewicht fallen:
0 Die Anlenkung und zentrische Führung der beiden Kolben erfordern
Kreuzkopfführung, Kreuzkopf sowie Pleuel, welche die an diesen angreifenden
Gaskräfte auf die Kurbelwelle (19) übertragen; es entstehen besonders für den Arbeitskolben hohe Querkräfte an der
Kreuzkopfführung und an den Lagern der Kurbelwelle große Belastungen, die dem Gasmitteldruck proportional sind;
&ogr; durch Pleuel und die Kurbelwelle werden Massenkräfte in Längs- und
Querrichtung Induziert, die besonders bei den Einzylindermaschinen
schwer zu kompensieren sind; ihre technische Beherrschung führt zu relativ hohen Herstellungskosten und größerer Schadenserwartung;
&ogr; da bei der harmonischen Kolbenbewegung die Gasgeschwindigkeit in
den Wärmetauschern und -speichern zwischen Null und dem Höchstwert pro Umlauf schwankt, resultieren daraus ungünstig hohe Druckverlu-
ste und Temperaturdifferenzen, die den thermodynamisehen Wirkungsgrad
verringern.
Die aufgeführten Nachteile und ihre Folgen lassen sich durch die hier beschriebene
Erfindung eliminieren, die auf bereits erteilte Patenten sowie
beantragten Schutzrechten des Anmelders F.X.EDER (P 33 14 705, 0 178 348,
GB 2 183 300 A, US Patent 4,751,819) basiert, das Grundprinzip der thermohydraulischen
regenerativen Arbeitsmaschine jedoch beibehält.
In Bild 1 ist sie zum Verständnis Ihrer Wirkungsweise vereinfacht dargestellt;
sie besteht aus den bereits beschriebenen Komponenten: dem Arbeitszylinder (1) mit seinem Verdrängerkolben (2), der den Hubraum von (1)
in das obere (heisse) Teilvolumen (3) und in das untere (kalte) Teilvolumen
(4) aufteilt, aus dem Hochtemperatur-Wärmetauscher (5), dem z.B. durch
den Gebläsebrenner (15) die erforderliche Heizleistung Q2 zugeführt wird,
aus dem thermischen Regenerator (6), in dem im Temperaturbereich zwischen zwischen Heiz- und Kühlertemperatur (T2-T0) der mit dem Arbeitsgas transportierte
Wärmeinhalt abgespeichert, bzw.aufgenommen wird, und schließlich aus dem Kühler (7), in welchem dem Arbeitsmedium etwa zwei Drittel der zugeführten
Heizleistung als Kühlleistung Qo entzogen wird. Die harmonische Bewegung des Verdrängerkolbens (2) zwischen oberen (OT) und unterem Totpunkt
(UT) wird durch die Kurbelwelle (19) erzeugt, an der über ein Pleuel die im Kreuzkopf (17) axial geführte Kolbenstange (16) angelenkt ist. Der
Antrieb der Kurbelwelle erfolgt durch den Hilfsmotor (20), dessen Leistung die Strömungsverluste des Arbeitsgases sowie die mechanischen Reibungsverluste
der Kolbendichtung u.a. decken muß; sie beträgt zwischen 15 und 25% der indizierten Maschinenleistung.
Beim konventionelle Stirling-Motor ist der untere Arbeitsraum (4) mit einem
zweiten Arbeitszylinder verbunden, dessen Kolben ebenfalls über Kreuzkopfführung
und Pleuel an die Kurbelwelle (19) jedoch mit 90° Phasennacheilung
angelenkt 1st; da dieser Kolben während eines Kurbelumlaufs Wellenarbeit
leistet, entfällt der Hilfsantrieb.
Im Gegensatz hierzu werden bei der thermohydraulisehen Maschine die technischen
Schwierigkelten des Kurbelwellenabtriebs dadurch überwunden, daß
dieser durch eine Gas-Hydrokolben-Kombination ersetzt wird, welche die periodischen
Druckschwankungen des Arbeitsgases benutzt, um hydraulischen Hochdruck zu erzeugen. Dies geschieht im hydraulischen Konverter, der aus
dem Druckzylinder (8) besteht, in dem sich der Gaskolben (9) zusammen mit
dem Pumpkolben (10) unter der veränderlichen Druckdifferenz zwischen Kolbenvorder-
und Rückseite anharmonisch als Freikolben mit der Frequenz des Verdrängerkolbens bewegt. Da die Rückseite von (9) über die Leitung (22)
mit dem Kurbelgehäuse (24) und dieses über das Rückschlagventil (23) mit
dem unteren Arbeitsvolumen (4) verbunden ist, herrscht dort der minimale Systemdruck po, während auf der Vorderseite von (9) der variable vom Kurbelwinkel
&khgr; abhängige Systemdruck p(x) wirkt.
Befindet sich der Verdrängerkolben (2) im OT, so herrscht im Arbeitszylinder
(1) und auch auf der Vorderseite des Gaskolbens (9) der Minimumsdruck des Arbeitsgases, wodurch dieser durch den auf seiner Rückseite wirkenden
etwas höheren Gehäusedruck 1n seine linke Endlage geschoben wird. Dabei saugt der an (9) befestigte Pumpkolben (10) über das Saugventil (11) öl
aus dem ölbehälter (14) an. Der Pumpzylinder des Konverters (8) ist über
das Druckventil (12) mit dem hydraulischen Druckspeicher (13) verbunden, in dem der Speicherdruck ph herrscht. Bewegt sich der Verdrängerkolben (2)
nach unten, steigt der Systemdruck p(x), bis im PumpzylInder der Speicherdruck
ph erreicht ist, und bleibt bis zum UT konstant. Dabei bewegt sich
der Konverterkolben nach rechts und drückt über das Ventil (12) öl in den
Speicher. Hydraulischer Pumpdruck und Arbeitsdruck im Zylinder verhalten
sich wie der Flächen von Gaskolben (9) und Pumpkolben (10). Im Konverter
wird der periodische Systemdruck während eines Teils des Arbeitszykus zur Druckförderung von öl oder eines anderen Fluids genutzt; die dabei geleistete
Arbeit errechnet sich aus Fördermenge (m3/s) und Druck (Pa).
1. Mitnutzung des im Hydrospeicher (13) vorhandenen Energievorrats zum
periodischen Antrieb des Verdrängerkolbens (2);
2. die durch den Kreuzkopf (17) geführte und über das Pleuel (18) an
die Kurbelwelle (19) angelenkte Kolbenstange (16) des Verdrängerkolbens (2) wird aus dem Hydrospeicher (13) durch das Ventil (21)
regelbar von einem Hydromotor (20) angetrieben;
3. Antrieb und zentrische Führung des Verdrängerkolbens (2) werden gemeinsam
vom hydraulischen Zylinder (25) wahrgenommen, der über ein hydraulisches Wegeventil (27) aus dem Hydrospeicher betrieben und
und durch einen regelbaren Zeitgeber gesteuert wird;
4. das zylindrische Kurbelgehäuse (30) dient zugleich als Gaszylinder
des Konverters und verringert die Gesamtbauhöhe der Maschine zusätzlich, da auch der hydraulische Verdrängerantrieb (25) im Innern
des Verdrängerkolbens (2) untergebracht ist;
5. bei regenerativen Wärmemaschinen mit zwei Arbeitszylindern mit ihren
um 90° in der Phase verschobenen Verdrängerkolben werden analog die Verdrängerkolben durch Hydrozylinder im Zylinder zentrisch
geführt und hydraulisch angetrieben; der in diesem Aggregat ebenfalls periodisch veränderliche Systemdruck wird in einem hydraulischen
Konverter zum Aufladen des Hydrospeichers genutzt.
In Bild 1 wird die einfachste Variante des Konzepts eines hydraulisch angetriebenen
Verdrängerkolbens dargestellt: die durch den Dichtring im Zylinderboden und Kreuzkopf (17) zentrisch geführte Kolbenstange (16) des
Verdrängerkolbens (2) wird über das Pleuel (18) von der Kurbelwelle (19) angetrieben. Als Hilfsmotor (20) dient erfindungsgemäS ein Hydromotor von
kleiner Leistung, d.h. geringen Schluckvolumens (cm3/U), z.B. 1n der Ausführung
als Zahnrad- oder Verdränger-Motor. Der Motor (20) wird aus dem Druckspeicher (13) über das Ventil (21) zur Drehzahlregelung angetrieben,
wobei der Betriebsdruck durch ein Überströmventil konstant gehalten wird.
Das Hauptgewicht der vorliegenden Erfindung wird auf die technische Kombination
von mechanischer Führung und linearem Hydroantrieb des Verdrängerkolbens (2) über seine Kolbenstange (16) gelegt. Wie in Bild 2 vereinfacht
dargestellt 1st, geschieht dies durch den Hydrozylinder (25), dessen Kolbenstange
(16) identisch mit der von (25) ist und die vom Hydrokolben (26) geführt und hydraulisch betätigt wird. Gegenüber dem unteren Arbeitraum
(4) des Arbeitszylinders (1) ist die Kolbenstange (16) durch einen Lippenring
im Zylinderboden abgedichtet. Die oszillierende Kolbenbewegung wird
durch periodische Druckölzufuhr mit Hilfe des Wegeventils (27) eingeleitet, das mechanisch oder durch den Hubmagneten (28) betätigt wird. Dabei
wird das aus dem Hydrospeicher (13) über das Regelventil (29) entnommene Drucköl abwechselnd zur oberen (siehe Bild 2) oder unteren Kammer von (25)
geleitet, während die inaktive Kammer druckentlastet und in den ölbehälter
(14) entleert wird. Durch periodisches Umschalten von (27) fahren ölkolben und Verdränger zwischen ihren Endlagen UT und OT auf und ab, wobei der Zustrom
und damit die Kolbengeschwindigkeit über das Ventil (29) verändert werden kann.
Bei vorgegebenem Kolbenhub hängen Hubfrequenz, Amplitudenform und ausgeübte
Axialkraft von Speicherdruck ph, Hubvolumen des Hubzylinders (25) und
dem Strömungswiderstand der Zuleitungen ab. Durch einstellbare Drosselwiderstände
kann der ideale Amplitudenverlauf - symmetrische Dreiecksform erreicht
werden. Diese bewirkt wegen der konstanten Strömungsgeschwindig-
keit in den Wärmetauschern und -speichern optimalen Wärmeübergang und verringerte
Druckverluste sowie eine höhere auf den Hubraum bezogene Nutzleistung der Maschine. Außer einer vergrößerten Literleistung bewirken die
erfinderischen Merkmale vor allem eine Verbesserung des thermodynamisehen
Wirkungsgrads der damit ausgestatteten regenerativen Arbeits- und Wärmemaschinen
als Folge verringerte Druck- und Temperaturdifferenzen sowie des
kleineren Leistungsaufwands für den Verdrängerkolben. Durch die einfache Konstruktion und den problemlosen Verdrängerantrieb werden - wie beim Konverter
- hohe Betriebsicherheit und Lebensdauer erreicht; die Verwendung kommerzieller hydraulischer Komponenten wie Hydrospeicher, Wege- und Drosselventile,
Hydrozylindern wirken sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten aus.
Da aus technisch-wirtschaftlichen Gründen der hydraulische Druck oberhalb
von 10 MPa (100 bar) gewählt wird, sind für den Verdrängerantrieb Kolbenflächen von 1 cm2 ausreichend, was zu einem relativ kleinen Gesamtdurchmesser
des Hydrozylinders führt. Solche Zylinder lassen sich unmittelbar
im hohlen Unterteil des Verdrängerkolbens unterbringen und führen zu einer
relativ geringen Bauhöhe der Maschine.
Die oben aufgeführten erfinderischen Merkmale - hydraulischer Linearantrieb
des Verdrängerkolbens und seine kleinen Abmessungen - werden zusammen mit dem raumsparenden und betriebsicheren Konzept des thermohydraulischen
Konverters konsequent in der Konstruktion einer kompakten thermohydraulischen Arbeitsmaschine nach Bild 3 umgesetzt. Der zentrisch in einer
Bohrung des Zylinderbodens befestigte Hydrozylinder (25) führt durch seine
Kolbenstange (16) den Verdrängerkolben (2), dessen Unterteil entsprechend ausgespart ist, damit dieser im UT den Zylinderboden erreichen kann. Der
hydraulische Kolben (26) wird durch das Wegeventil (27) mit Drucköl aus
dem Hydrospeicher (13) versorgt und bewegt in der Stellung a den Verdrängerkolben
(2) bei geöffnetem Ventil (29) zum OT, wobei die Kolbengeschwindigkeit
durch den öldurchsatz pro Hub bestimmt ist. Nach Erreichen des OT
wird das Wegeventil vom Hubmagneten (28) durch den Folgeimpuls in die Stellung b umgeschaltet und die ölmenge im Hubzylinder (25) drucklos durch
die auf die Kolbenstange (16) wirkende Gaskraft in den Ölbehälter (14) entleert. Der mit variabler Impulsfrequenz über den Hubmagneten angesteuerte
Hubzylinder bewegt den Verdrängerkolben (2) periodisch mit konstruktiv festgelegter Amplitude zwischen UT und OT, die trapezförmig oder im
Grenzfall dreieckig ist.
Auf die vorteilhafte Auswirkung des linear angetriebenen Verdrängerkolbens
und der daraus resultierenden konstanten Gasgeschwindigkeit in den Wärmetauschern
und im Regenerator ist bereits bei der Anordnung von Bild 2 hingewiesen worden: Verringerung der Temperatur- und Druckdifferenzen und damit
Zunahme des gesamten thermodynamisehen Wirkungsgrades. Außerdem wird
die damit ausgerüstete Arbeits- oder Wärmemaschine durch Anwendung vorliegender Erfindung zum "Selbstläufer", d.h. von zusätzlichen Energiequellen
unabhängig. Bereits für den Startvorgang reicht der im Hydrospeicher vorhandene Druckvorrat bei eingeschalteter Heizung zur Aktivierung des Verdrängerkolbens
und damit zum Arbeitsbetrieb aus.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Beitrag zur Verwirklichung einer kompakten
Gesamtanordnung geht aus Bild 3 hervor: anstelle des separaten Konverterzylinders
(8) in Bild 1 wird der Konverter als konstruktive Fortsetzung des Arbeitszylinders (1) ausgebildet und das Kurbelgehäuse (24) in Bild 2
als Laufbuchse für den Gaskolben (31) umfunktioniert. Am Zylinderboden
von (24) ist der Pumpzylinder (30) befestigt, dessen Kolben (33) durch die Zugstange (32) mit dem Gaskolben (31) verbunden ist und den Freikolben des
Konverters bildet.
Der Gasraum zwischen Zylinderboden und Oberseite des Gaskolbens (31) wird
- wie bei der Anordnung in Bild 2 - durch das Überströmventil (23) mit dem
kalten Arbeitsraum (4) des Arbeitszylinders verbunden und mit dem Minimal-Druck
po des Gesamtsystems versorgt. Analog wird dem Arbeitsraum zwischen Unterseite des Gaskolbens (31) und Konverterboden über die Leitung (22)
der Systemdruck p(x) zugeführt. Im OT des Verdrängerkolbens stellt sich
auf beiden Flächen des Gaskolbens (31) der Minimaldruck po ein und wird dieser wegen der um den Zugstangenquerschnitt verringerten unteren Kolbenfläche
in die Anschlagstellung gedrückt. Dabei wird vom Kolben (33) über
das Ventil (34) aus dem ölbehälter (14) die gleiche ölmenge angesaugt, die
beim vorhergehenden Arbeltshub über das Druckventil (35) in den hydraulischen
Speicher (13) gepumpt wurde. Der Vorteil der in Bild 3 dargestellten Pumpenkonstruktion besteht darin, daß die Kolbenstange (32), die gegen den
Gasraum von (24) für hohen öl- und Gasdruck abgedichtet ist, nur auf axialen
Zug beansprucht wird und daher einen relativ geringen Durchmesser erfordert.
In Bild 3 ist als Anwendungsbeispiel der Betrieb eines leistungsstarken
Hydromotors (37) dargestellt, der die geförderte und in (13) beim hydraulischen Druck ph gespeicherte ölmenge in Wellenleistung umwandelt. Zur Anwendung
kommen für kleinere Leistungen neben Zahnrad- und Verdrängermotoren vor allen Radial- und Axialkolben-Motoren, von denen die letzteren innerhalb
eines größeren Drehzahl-Druck-Bereichs einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Zur Regelung seiner Leistung dienen die Regelventile (36) und
(29), mit denen der öldurchsatz, d.h. die Drehzahl des Hydromotors, bzw.
die für den Verdrängerantrieb erforderliche hydraulische Leistung geregelt
werden. Als weitere Regelgröße wird die Umschaltfrequenz des Wegeventils (27) genutzt, die bei sonst gleichen Betriebsparametern die erzeugte Leistung
proportional erhöht.
Die in Bild 4 gezeigte Variante des Erfindungsgedankens verfolgt das Ziel,
die nur einseitige hydraulische Krafterzeugung im Hydrozylinder (25), der
die zentrische Führung und die Linearbewegung des Verdrängerkolbens (2)
übernimmt, durch eine doppelwirkende nach Anspruch 6 zu verbessern. Zu
diesem Zweck wird der untere Teil (40) der Kolbenstange (16) abgedichtet
aus dem Hydrozylinder geführt, so daß der Gasdruck po im Gehäuse (24) auf
seine Querschnittsfläche wirkt und die von der Kolbenstange ausgeübte Axialkraft
je nach dem Durchmesserverhältnis von (16) und (40) kompensieren kann.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist die magnetische Betätigung
des Wegeventils (27) durch die Nockenscheibe (38) ersetzt, die das Ventil mechanisch betätigt und durch den elektrischen oder hydraulischen Kleinmoto^veränderlicher
Drehzahl angetrieben wird. Die reversierende Linearbewegung von Hydrokolben (26) und Verdränger (2) erfolgt wieder über das
Wegeventil (27) aus dem angeschlossenen Versorgungsspeicher (13). Besondere Bedeutung erhält dieser Erfindungsgedanke für Mehrzylindermaschinen,bei
denen die Verdrängerkolben mit konstanter gegenseitiger Phasendifferenz umgeschaltet werden müssen. Mit großem Vorteil läßt sich diese Technik bei
Maschinen anwenden, die den Vuilleumier-Kreisprozeß für regenerative Wärmepumpen
und Kälteanlagen nutzen. Diese bestehen aus zwei Arbeitszylindern mit Verdrängerkolben, die mit 90° Phasendifferenz das Arbeltsgas in den
angeschlossenen Wärmetauschern und Regeneratoren zirkulieren lassen. Anstelle des bei solchen Aggregaten bisher ausschließlich angewandten Antriebs
der beiden Kolben über Pleuel, Kreuzkopf und Kurbelwelle wird nach der vorliegenden Erfindung dieses technisch und räumlich aufwendige Konzept
durch zwei hydraulische Linearantriebe ersetzt. Da der Systemdruck dieser Maschinen periodisch mit einer Druckamplitude von 20 bis 30* des
Mitteldrucks schwankt, kann dieser durch einen Druckkonverter in hydraulischen Hochdruck umgewandelt und zum Antrieb der beiden Verdrängerkolben
genutzt werden.
Faßt man die Erfindungsidee und ihr breites Anwendungsspektrum zusammen,
so treten der dadurch bewirkte konstruktive Fortschritt und die Vereinfachung des Gesamtkonzepts bei den regenerativen Arbeitsmaschinen besonders
in Erscheinung. Der hydraulische Antrieb von Verdränger- und Arbeitskolben macht eine zusätzliche Kolbenführung überflüssig, hat keine störenden Lateralkräfte
aufzufangen und läßt sich mit den selben mechanischen Komponenten durch einen hydraulischen Energiespeicher regelbar und in einem
zeitlichen Amplitudenverlauf durchführen, der zusätzliche thermodynamsiche
Vorteile, wie verbesserten Wirkungsgrad erbringt. Die Kombination mit dem Konzept von Auskopplung und Speicherung hydraulischer Energie bei hohem
Druck macht den Betrieb solcher Anlagen ohne Zusatzenergie, d.h. als Selbstläufer möglich.
Der Anwendungsbereich dieser Erfindung ist daher wegen der universellen
Verwendung der hydraulischen Energie außerordentlich vielseitig und umfaßt
als Kraftquelle den Antrieb von Land- und Wasserfahrzeugen, Gabelstaplern
und Baumaschinen, d.h. Maschinen, die mit Vorteil die Fortleitung, Speicherung und Umwandlung von hydraulischer Energie in Wellen-oder Hubarbeit
bei hohem Wirkungsgrad nutzen, sowie als Wärmequelle bzw.-senke, wenn sie
zur Realisierung des Vuilleumier-Prozesses angewandt wird.
Claims (7)
1. Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohyoauTische Arbsits- oder
Wärmemaschine, die mit Druckgas als Arbeitsmedium arbeitet und aus dem Arbeitszylinder
(1) mit verschiebbarem Verdrängerkolben (2), dessen auf hoher, bzw. tiefer Temperatur gehaltenen Arbeitsvolumina (3) bzw. (4) über
den Heizwärmetauscher (5), den thermischen Regenerator (6) sowie den Kühler
(7) miteinander verbunden sind, und dem Konverterzylinder (8) mit Gaskolben
(9), direkt gekoppeltem Hydrokolben (10), sowie Saug- und Druckventil
(11) bzw. (12) mit angeschlossenem Druckspeicher (13) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkolben (2) über seine im Kreuzkopf (17)
geführte Kolbenstange (16), das Pleuel (18) und die Kurbelwelle (19) durch den Hydromotor (20) harmonisch bewegt und aus dem Druckspeicher (13) regelbar
über das Ventil (21) angetrieben wird.
2. Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydrauIisehe Arbeits- oder
Wärmemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange
(16) des Verdrängerkolbens (2) ein Teil des Hydrozylinders (25) mit dem
Hydrokolben (26) darstellt, dessen wechselseitiger ölzu- und -abfluß über
das durch den Hubmagneten (28) betätigte Wegeventil (27) zeitabhängig gesteuert und über das Regelventil (29) aus dem Hydrospeicher (13) betrieben
wird.
3. Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder
Wärmemaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Arbeitszylinder (1) sich in das Druckgehäuse (24) fortsetzt, in dem durch
das überdruckventil (23) der Minimumsdruck des Systems aufrechterhalten
wird, und das Identisch mit dem Gaszylinder des Konverters 1st, 1n dem der
Gaskolben (31) über die abgedichtete Zugstange (32) den Hydraulikkolben
(33) auf- und abbewegt und über Saugventil (34) und Druckventil (35) im Hydrospeicher (13) hohen Öldruck erzeugt.
4. Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder
Wärmemaschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
zeltliche Verlauf der Kolbenbewegung von (2) durch eine Nockenscheibe
(38) bestimmt wird, die elektromotorisch oder hydraulisch angetrieben wird
und das Wegeventil (27) mechanisch betätigt.
5. Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder
Wärmemaschine nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Maschinen mit mehreren gemeinsam beheizten Arbeitszylindern nach Bild 3
die hydraulischen Druckausgänge der einzelnen Konverter nach den Ventilen
(35) parallel geschaltet werden und einen gemeinsamen Hydrospeicher (13) mit Drucköl versorgen, jedoch die Hydrokolben (25) für die Verdrängerkolben
(2) nach Anspruch 4 über eine gemeinsame Nockenwelle gesteuert werden,
die elektromotorisch oder über einen Hydromotor angetrieben wird.
6. Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder
Wärmemaschine nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kolbenstange (16) des Verdrängerkolbens einen Teil eines doppelwirkenden
Hydrozylinders (25) darstellt und ihr unterer Abschnitt (40) in den Druckraum
(24) hineinragt, in dem sich durch das Überströmventil (23) der Minimumsdruck
der Maschine einstellt und die Steuerung der hydraulischen Druckzufuhr durch das Wegeventil (27) erfolgt, dessen Steuerkolben mechanisch
über die Nockenscheibe (38) durch den hydraulischen oder elektrischen Motor (39) betätigt wird.
7. Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder
Wärmemaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im
im Falle einer regenerativen Wärmepumpe oder Kältemaschine, welche mit zwei Arbeltszylindern arbeitet, die mit je einem Verdrängerkolben und War-
metauschern sowie Regeneratoren ausgerüstet, jedoch gasseitig verbunden
sind, ein hydraulischer Konverter für die Druckerzeugung vorgesehen ist
und beide Verdrängerkolben durch Hydrozylinder geführt und mit einstellbarer Phasendifferenz jedoch bei gleicher Arbeitsfrequenz hydraulisch bewegt
werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9109202U DE9109202U1 (de) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder Wärmemaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9109202U DE9109202U1 (de) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder Wärmemaschine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9109202U1 true DE9109202U1 (de) | 1991-10-17 |
Family
ID=6869656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9109202U Expired - Lifetime DE9109202U1 (de) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Durch äußere Wärmezufuhr betriebene thermohydraulische Arbeits- oder Wärmemaschine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9109202U1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7032896B2 (en) | 2001-05-11 | 2006-04-25 | Zf Sachs Ag | Piston-cylinder assembly with a bellows |
-
1991
- 1991-07-25 DE DE9109202U patent/DE9109202U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7032896B2 (en) | 2001-05-11 | 2006-04-25 | Zf Sachs Ag | Piston-cylinder assembly with a bellows |
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