AT514816A1 - Verfahren zur Gewinnung mechanischer Arbeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung mechanischer Arbeit aus der Entspannung eines Fluids in einer Expansionsmaschine mit einem Zylinder (3, 4) wobei im Zylinder (3, 4) ein Kolben (5, 6) beweglich angeordnet ist, und wobei das Fluid gesteuert durch ein Steuermittel (14; 14a, 14b) über mindestens eine Einlassöffnung (17, 18) in den Zylinder (3, 4) eingebracht wird. Erfindungsgemäß wird ein hoher Wirkungsgrad dadurch erreicht, das Fluid stromabwärts der Steuermittel (14; 14a, 14b) jeweils über eine Resonanzleitung (10, 11) zu der Einlassöffnung (17, 18) geführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung mechanischer Arbeitaus der Entspannung eines Fluids in einer Expansionsmaschine mit einem Zylinderwobei im Zylinder ein Kolben beweglich angeordnet ist, und wobei das Fluidgesteuert durch ein Steuermittel über mindestens eine Einlassöffnung in denZylinder eingebracht wird.

Die Gewinnung mechanischer Arbeit durch Expansion von Fluiden, beispielsweiseaber nicht ausschließlich Wasserdampf, erfolgt bei größeren Leistungen nahezuausschließlich unter Verwendung von Turbomaschinen, da diese hoheWirkungsgrade bei kompaktem und kostengünstigen Aufbau aufweisen. Im Bereichkleinerer Leistungen etwa im Kilowatt-Bereich sind Kolbenmaschinen jedoch nachwie vor konkurrenzfähig, da mit Turbomaschinen hier nur relativ geringeWirkungsgrade erzielbar sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft solche Kolbenmaschinen und Verfahren zumBetreiben dieser Kolbenmaschinen zur Expansion von Fluiden allgemein und vonWasserdampf im Besonderen.

Die vorliegende Erfindung ist für alle Arten von Kolbenmaschinen, also auch fürRotationskolbenmaschinen geeignet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Kolbenim Zylinder geradlinig hin und her bewegt wird.

Vorzugsweise sind ein erster und einem zweiter Zylinder mit gemeinsamer Achsevorgesehen und im ersten und im zweiten Zylinder sind ein erster bzw. ein zweiterKolben beweglich angeordnet.

Insbesondere sind die beiden Kolben durch eine gemeinsame Kolbenstangemiteinander verbunden.

Ein solches Verfahren wird beispielsweise durch sogenannteGleichstromdampfmaschinen verwirklicht. Diese Bauart von Dampfmaschinenbesitzt den Vorteil, dass Einströmung und Ausströmung von Dampf jeweils aneinander gegenüberliegenden Enden des Zylinders erfolgt, d.h., dass der Dampfden Zylinder nur in einer Richtung durchströmt und sich daher in Längsrichtung einTemperaturgefälle im Zylinder einstellen kann. Dies verringert die Gefahr vonKondensationseffekten im Zylinder und wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad aus.

Solche Dampfmaschinen haben in der Bauform Stumpf in verschiedenenAnwendungsgebieten beachtliche Erfolge erzielt.

Besondere Vorteile haben Maschinen mit koaxial angeordneten Zylindern, die mitdem Gleichstromverfahren arbeiten. Eine solche Maschine ist in der GB 16 274 Abeschrieben. Dabei wird der Dampf über Ventile im Bereich eines gemeinsamenZylinderkopfs in die Zylinderinnenräume geführt und über Steuerschlitze an dengegenüberliegenden Enden abgeführt. Nachteilig bei dieser Lösung sind einerseitsein aufwendiger Aufbau und andererseits ein relativ harter Laufeiner solchenMaschine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben beschriebene Verfahren soweiterzubilden, dass diese Nachteile überwunden werden und ein hoherWirkungsgrad und ein ruhiger Lauf erzielt werden. Eine weitere Aufgabe ist es einekonstruktiv einfache Expansionsmaschine anzugeben, mit der ein solches Verfahrenausgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fluid stromabwärts der Steuermitteljeweils über eine Resonanzleitung zu den Einlassöffnungen geführt wird. DieResonanzleitung hat dabei die Aufgabe, eine gewisse Verzögerung bei derEinströmung des Fluids in die Zylinder zu verursachen, was insbesondere einemweichen Lauf zugutekommt.

Ein besonders hoher Wirkungsgrad kann dadurch erreicht werden, dass das Fluidstromabwärts eines Steuerschiebers nacherwärmt wird. Naturgemäß sinkt dieTemperatur des Zylinderinhalts während der Expansion ab, was durch den damitverbundenen Druckabfall den Wirkungsgrad entsprechend verringert. DieserNachteil kann durch die Nacherwärmung gemildert werden, insbesondere dann,wenn die Nacherwärmung über einen nicht unwesentlichen Teil der Expansionwirksam ist.

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass derEinlass des Fluids in die Zylinder durch Einlassventile gesteuert wird. Alternativkann der Einlass des Fluids in die Zylinder auch durch die gemeinsameKolbenstange gesteuert werden. Dadurch kann eine wesentliche Vereinfachunggegenüber bekannten Lösungen erreicht werden. Es hat sich auch bei Versuchen herausgestellt, dass ein besonders ruhiger Lauf und ein hoher Wirkungsgrad durchdiese Maßnahmen erzielbar sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn Auslassöffnungen in einem Bereich entfernt vomgemeinsamen Zylinderkopf durch die Kolben aufgesteuert werden. Damit ist esmöglich, völlig ohne Steuerventile auszukommen.

Ein besonders weicher Lauf der Maschine wird dadurch erreicht, dass das Fluid voneiner Einströmkammer über eine Resonanzleitung in die Zylinder erfolgt. DieResonanzleitung hat dabei die Aufgabe, eine gewisse Verzögerung bei derEinströmung des Fluids in die Zylinder zu verursachen, was insbesondere einemweichen Lauf zugutekommt. Auch die oben beschriebene Nacherwärmung kann sobesonders vorteilhaft durchgeführt werden.

Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn das Verfahren so geführt wird, dass beiErreichen des oberen Totpunkts eines Kolbens folgende Schritte ausgeführt werden: • es wird eine Verbindung zwischen der Einströmkammer und einemstromaufwärtigen Ende der Resonanzleitung hergestellt, so dass Fluid indie Resonanzleitung einströmt, um weiter in den Zylinder zu strömen; • es wird die Verbindung zwischen der Einströmkammer und einemstromaufwärtigen Ende der Resonanzleitung unterbrochen; • es wird eine Verbindung zwischen dem stromaufwärtigen Ende derResonanzleitung und einem stromaufwärtigen Ende einer Bypassleitunghergestellt, die kürzer ist als die Resonanzleitung. • es wird die Verbindung zwischen dem stromaufwärtigen Ende derResonanzleitung und einem stromaufwärtigen Ende einer Bypassleitungunterbrochen.

Dadurch wird nach der Beendigung der Zufuhr von heißem Fluid aus derEinströmkammer die Möglichkeit geschaffen, dass das Fluid aus dem Bereich desstromaufwärtigen Endes einer Bypassleitung eine „Abkürzung" in den Zylindernehmen kann. Dies ist vorteilhaft, da dieses Fluid aufgrund des Gasdynamik unddes Widerstands in der Bypassleitung noch einen höheren Druck und eine höhere

Temperatur aufweist als das Fluid im Zylinderraum. Ein zusätzlicher Effekt bestehtdarin, dass die Bypassleitung in der Kompressionsphase des Kolbens auch vor demÖffnen der Verbindung zwischen Einströmkammer und dem stromaufwärtigen Endeder Resonanzleitung eine Verbindung zwischen Zylinderraum und demstromaufwärtigen Ende der Bypassleitung herstellt, so dass der auf den Kolbenwirkende Gegendruck verringert werden kann.

Die Erfindung betrifft auch eine Expansionsmaschine mit einem Zylinder, in dem einKolben beweglich angeordnet ist, mit einem Steuermittel zur Steuerung desEinlasses des Fluids in den Zylinder, mit mindestens einer Einlassöffnung für denZylinder und mit mindestens einer Auslassöffnung für den Zylinder.

Vorzugsweise sind ein erster und ein zweiter Zylinder vorgesehen, in denen jeweilsein erster bzw. ein zweiter Kolben beweglich angeordnet ist. Insbesondere sind diebeiden Kolben durch eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste und der zweite Zylinder mitgemeinsamer Achse beidseits eines gemeinsamen Zylinderkopfs angeordnet sind.

Erfindungsgemäß ist für jeden Zylinder mindestens eine Resonanzleitungvorgesehen, die zwischen dem Steuermittel und der Einlassöffnung angeordnet ist.Durch die Resonanzleitung werden gasdynamische Effekte erzielt, die zu einerSteigerung des Wirkungsgrads führen und einen ruhige Lauf gewährleisten. Diedynamischen Strömungseffekte bewirken insbesondere, dass im Bereich des oberenTotpunkts, während der Öffnung des Steuermittels in der Resonanzleitung nicht einGleichgewichtszustand vorliegt, sondern ein Druckgefälle, das sich aufgrund derLänge und des geringen Durchmessers der Resonanzleitung nur langsam abbaut.Dadurch wird auch nach dem Schließen des Steuerschiebers ein Nachströmeffektbewirkt, der sich positiv auf Laufruhe und Wirkungsgrad auswirkt.

Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, dass die Resonanzleitung lang unddünn ist. Insbesondere hat es sich als günstig herausgestellt, wenn dieResonanzleitung eine Länge aufweist, die zwischen dem zehnfachen und demtausendfachen, vorzugsweise zwischen dem zwanzigfachen und demfünfhundertfachen hydraulischen Durchmesser an ihrer engsten Stelle liegt. Derhydraulische Durchmesser entspricht bei kreisförmigen Querschnitten dem geometrischen Innendurchmesser, ansonsten der vierfachen Querschnittsfläche,geteilt durch den benetzten Umfang.

Vorzugsweise sind die Steuermittel als fest mit der Kolbenstange verbundeneSteuerschieber mit Ausnehmungen ausgebildet. Dadurch wird ein besonderseinfacher Aufbau erreicht. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn dieKolbenstange als Steuerschieber ausgebildet ist.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Steuermittel als Einlassventileausgebildet sind.

Konstruktiv besonders günstig ist es, wenn eine gemeinsame Einströmkammer fürbeide Zylinder vorgesehen ist. Dabei können unerwünschte Druckabfälleweitgehend vermieden werden, wenn die gemeinsame Einströmkammer einVolumen aufweist, das mindestens ein Sechstel, vorzugsweise mindestens dieHälfte des Hubvolumens eines Zylinders aufweist. Auch können so unerwünschteDruckschwankungen im Versorgungsnetz stromaufwärts der Einströmkammerminimiert werden.

In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante der Erfindung ist mindestensein Wärmetauscher zum Nacherwärmen des Fluids vorgesehen. Dadurch kannWärme auch während der Expansionsbewegung des Kolbens zugeführt werden, waszu einer entsprechenden Wirkungsgradverbesserung führt, da eine Annäherung andie an sich günstigere isotherme Expansion erreicht wird.

Als konstruktiv vorteilhaft wurde erkannt, die Resonanzleitung aus demgemeinsamen Zylinderkopf herauszuführen. Insbesondere ist es dabei zurSteigerung des Wirkungsgrads möglich, dass die Resonanzleitung durch einenWärmetauscher zum Nacherwärmen des Fluids geführt ist.

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads kann dadurch erreicht werden, dassparallel zur Resonanzleitung eine im Vergleich zu dieser kürzere Bypassleitungvorgesehen ist. Besonders einfach ist es dabei, wenn die Bypassleitung über denSteuerschieber gesteuert ist.

Vorzugsweise ist die Resonanzleitung im Bereich der Einlassöffnung diffusorartigerweitert, wobei der Durchströmquerschnitt an der Einlassöffnung vorzugsweise zwischen 10% und 300% erweitert ist. Dadurch wird die Strömung in derResonanzleitung beim Einströmen in den Zylinder beschleunigt, was zu einerverbesserten Füllung und zu einer erhöhung des Wirkungsgrads führt.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die erfindungsgemäßeExpansionsmaschine als Freikolbenmaschine ausgebildet. Dies kann insbesondereso genutzt werden, dass mit den Kolben ein Lineargenerator zur Erzeugungelektrischen Stroms verbunden ist.

Alternativ dazu kann in herkömmlicher Weise mit den Kolben ein Kurbeltriebverbunden sein.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestelltenAusführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine ersteAusführungsvariante der Erfindung schematisch im Schnitt, die Fig. 2 eineAlternativvariante in einer analogen Darstellung und Fig. 3 eine weitereAusführungsvariante.

Die Expansionsmaschine von Fig. 1 besteht aus einem Zylinderblock 1, der einengemeinsamen Zylinderkopf 2 umfasst, an den ein erster Zylinder 3 und ein zweiterZylinder 4 anschließen. Im ersten Zylinder 3 ist ein erster Kolben 5 und im zweitenZylinder 4 ist ein zweiter Kolben 6 in Axialrichtung beweglich. Die Kolben 5, 6 sinddurch eine gemeinsame Kolbenstange 7 fest miteinander verbunden. In Fig. 1 istder erste Kolben 5 in der Nähe seines oberen Totpunkts dargestellt, so dass sichder zweite Kolben 6 in der Nähe seines unteren Totpunkts befindet.

Im Zylinderkopf 2 ist eine Einströmkammer 8 vorgesehen, die über eineVersorgungsleitung 9 laufend mit unter Druck stehendem Fluid, im vorliegendenFall Frischdampf versorgt wird. Das Volumen der Einströmkammer 8 beträgt hieretwa 60% des Hubvolumens eines der Zylinder 3, 4.

Eine erste Resonanzleitung 10 ist aus dem Zylinderkopf 2 herausgeführt und stehtmit dem ersten Zylinderraum 12 in dauerhafter Verbindung. Analog dazu ist einezweite Resonanzleitung 11 ebenfalls aus dem Zylinderkopf 2 herausgeführt undsteht mit dem zweiten Zylinderraum 13 in dauerhafter Verbindung. Die Verbindung der Resonanzleitungen 10, 11 an ihren stromabwärtigen Enden mit denZylinderräumen 12, 13 erfolgt über Einlassöffnungen 17, 18.

Die Kolbenstange 7 ist durch Ausnehmungen 14 als Steuerschieber ausgebildet, umim Bereich des oberen Totpunkts der Kolben 5, 6 eine Verbindung zwischen derEinströmkammer 8 und dem stromaufwärtigen Ende der jeweiligen Resonanzleitung10, 11 herzustellen. Wärmetauscher 15 dienen zur zusätzlichen Erwärmung des Fluids in denResonanzleitungen 10, 11, also beim Betrieb mit Dampf einer Überhitzung desDampfs, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur die Wärmetauscher 15 aufden ersten Resonanzleitungen 10 dargestellt sind.

Auslassöffnungen 16, die von den Kolben 5, 6 im Bereich ihres unteren Totpunktsaufgesteuert werden, dienen zum Auslass des entspannten Fluids.

In der Folge wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Expansionsmaschine nähererläutert.

In der in der Fig. 1 dargestellten Stellung ist durch die Ausnehmungen 14 derKolbenstange 7, die hier das Steuermittel darstellen, eine Strömungsverbindungzwischen der Einströmkammer 8 und der ersten Resonanzleitung 10 hergestellt.Heißer Frischdampf strömt dann in die erste Resonanzleitung 10 ein, wobeiaufgrund der dynamischen Effekte Druck und Temperatur am stromaufwärtigenEnde der ersten Resonanzleitung 10 höher sind als stromabwärts davon. Allerdingserfolgt eine Erwärmung und Überhitzung des Dampfs im Wärmetauscher 15, bevorder Dampf in den ersten Zylinderraum 12 einströmt. Während der Entspannungdurch die Kolbenbewegung strömt weiter Dampf in den Zylinderraum 12, ein, undzwar in geringem Umfang auch noch nach dem Schließen der Verbindung zwischender Einströmkammer 8 und der ersten Resonanzleitung 10. Dadurch wird inVerbindung mit der Nacherwärmung im Wärmetauscher 15 an Stelle eineradiabaten Expansion eine Annäherung an eine thermodynamisch an sich günstigereisotherme Expansion erreicht.

Im Bereich des unteren Totpunkts werden die Auslassöffnungen 16 aufgesteuert,um das entspannte Fluid ausströmen zu lassen. Bei der nachfolgenden Kompression dient die Resonanzleitung 10 als Puffervolumen, das die Kompressionsarbeitverringert.

Die Ausführungsvariante von Fig. 2 unterscheidet sich von der von Fig. 1 dadurch,dass durch eine Bypassleitung 19 eine zusätzliche Verbindung zwischen demstromaufwärtigen Ende der Resonanzleitung 10 und dem Zylinderraum 12verwirklicht ist. Eine analoge Verbindung durch eine weitere Bypassleitung zwischender Einströmkammer 8 und dem zweiten Zylinderraum 13 ist zur Vereinfachungnicht dargestellt.

Die Bypassleitung 19 wird bei der Expansionsbewegung durch eine Steuerkante 20aufgesteuert, nachdem der Steuerschieber 7 die Verbindung zwischen derEinströmkammer 8 und dem stromaufwärtigen Ende der Resonanzleitung 10unterbrochen hat. Durch diese zusätzliche Verbindung können die Drosselverlustein der Resonanzleitung 10 verringert werden. Eine analoge Verbindung durch dieBypassleitung 19 während der Kompressionsphase dient ebenfalls der Verringerungvon Strömungsverlusten.

Bei beiden der oben beschrieben Ausführungsvarianten kann mechanisch Arbeitoder elektrische Energie dadurch gewonnen werden, dass entweder einLineargenerator oder ein Kurbeltrieb mit den Kolben verbunden ist, was in denFiguren nicht dargestellt ist.

Bei der Ausführungsvariante von Fig. 3 erfolgt die Steuerung der Fluidzufuhr überEinlassventile 14a, 14b, die hier die Steuermittel bilden. Diese können mechanisch(z.B. über Nocken) oder elektromagnetisch betätigt sein. Die Ventilsteuerungermöglicht es, die Steuerzeiten an Last und Arbeitsfrequenz kennfeldgesteuertanzupassen.

Wesentlich ist, dass die Resonanzleitungen 10, 11 zwischen den Einlassventilen14a, 14b und den Einlassöffnungen 17, 18 eine ausreichende Länge aufweisen, umentsprechende gasdynamische Effekte zu ermöglichen.

Bei dieser Ausführungsvariante ist auch ein kombinierter Wärmetauscher 15 fürbeide Resonanzleitungen 10, 11 vorgesehen. Ansonsten entspricht dieseAusführungsvariante den oben beschriebenen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Arbeitsmaschinen darzustellen, die eineneinfachen Aufbau und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.

Claims (30)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Gewinnung mechanischer Arbeit aus der Entspannung einesFluids in einer Expansionsmaschine mit einem Zylinder (3, 4) wobei imZylinder (3, 4) ein Kolben (5, 6) beweglich angeordnet ist, und wobei das Fluidgesteuert durch ein Steuermittel (14; 14a, 14b) über mindestens eineEinlassöffnung (17, 18) in den Zylinder (3, 4) eingebracht wird, dadurchgekennzeichnet, dass das Fluid stromabwärts der Steuermittel (14; 14a,14b) jeweils über eine Resonanzleitung (10, 11) zu der Einlassöffnung (17, 18) geführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5,6) im Zylinder (3, 4) geradlinig hin und her bewegt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster undeinem zweiter Zylinder (3, 4) mit gemeinsamer Achse vorgesehen sind unddass im ersten und im zweiten Zylinder (3, 4) ein erster bzw. ein zweiterKolben (5, 6) beweglich angeordnet sind.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beidenKolben (5, 6) durch eine gemeinsame Kolbenstange (7) miteinanderverbunden sind.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dass Auslassöffnungen (16) ineinem Bereich entfernt von einem gemeinsamen Zylinderkopf (2) durch dieKolben (5, 6) aufgesteuert werden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Fluid stromabwärts der Steuermittel (14; 14a, 14b) vor demEinströmen in einen Zylinderraum (12, 13) nacherwärmt wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass das Fluid von einer Einströmkammer (8) übereine Resonanzleitung (10,11) in die Zylinder (3, 4) erfolgt.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Einlass des Fluids in die Zylinder (3, 4) durch Einlassventile (14a, 14b) gesteuert wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Einlass des Fluids in die Zylinder (3, 4) durch die gemeinsameKolbenstange (7) gesteuert wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichendes oberen Totpunkts eines Kolbens (5, 6) folgende Schritte ausgeführtwerden: • es wird eine Verbindung zwischen der Einströmkammer und einemstromaufwärtigen Ende der Resonanzleitung (10, 11) hergestellt, so dassFluid in die Resonanzleitung (10, 11) einströmt, um weiter in denZylinder (3, 4) zu strömen; • es wird die Verbindung zwischen der Einströmkammer (8) und einemstromaufwärtigen Ende der Resonanzleitung (10, 11) unterbrochen; • es wird eine Verbindung zwischen dem stromaufwärtigen Ende derResonanzleitung (10, 11) und einem stromaufwärtigen Ende einerBypassleitung (19) hergestellt, die kürzer ist als die Resonanzleitung (10,11). • es wird die Verbindung zwischen dem stromaufwärtigen Ende derResonanzleitung (10, 11) und einem stromaufwärtigen Ende einerBypassleitung (19) unterbrochen.
11. 11. Expansionsmaschine mit einem Zylinder (3, 4), in dem ein Kolben (5, 6)beweglich angeordnet ist, mit einem Steuermittel (14; 14a, 14b) zurSteuerung des Einlasses des Fluids in den Zylinder, mit mindestens einerEinlassöffnung (17, 18) für den Zylinder (3, 4) und mit mindestens einerAuslassöffnung (16) für den Zylinder (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dassfür den Zylinder (3, 4) mindestens eine Resonanzleitung (10, 11) vorgesehenist, die zwischen dem Steuermittel (14; 14a, 14b) und der Einlassöffnung (17,18) angeordnet ist.
12. 12. Expansionsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass einerster und ein zweiter Zylinder (3, 4) vorgesehen sind, in denen jeweils einerster bzw. ein zweiter Kolben (5, 6) beweglich angeordnet ist.
13. 13. Expansionsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass diebeiden Kolben (5, 6) durch eine gemeinsame Kolbenstange (7) miteinanderverbunden sind.
14. 14. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurchgekennzeichnet, dass der erste und der zweite Zylinder (3, 4) mitgemeinsamer Achse beidseits eines gemeinsamen Zylinderkopfs (2)angeordnet sind.
15. 15. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens eine Auslassöffnung (16) für jedenZylinder (3, 4) in einem Bereich entfernt von dem Zylinderkopf (2) angeordnetist.
16. 16. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurchgekennzeichnet, dass die Resonanzleitung (10, 11) eine Länge aufweist, diezwischen dem zehnfachen und dem tausendfachen, vorzugsweise zwischendem zwanzigfachen und dem fünfhundertfachen hydraulischen Durchmesseran ihrer engsten Stelle liegt.
17. 17. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurchgekennzeichnet, dass die Steuermittel (14; 14a, 14b) als fest mit derKolbenstange (7) verbundene Steuerschieber mit Ausnehmungen (14)ausgebildet sind.
18. 18. Expansionsmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dieKolbenstange (7) als Steuerschieber ausgebildet ist.
19. 19. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurchgekennzeichnet, dass die Steuermittel (14; 14a, 14b) als Einlassventile(14a, 14b) ausgebildet sind.
20. 20. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurchgekennzeichnet, dass im Zylinderkopf (2) mindestens eine Einströmkammer (8) vorgesehen ist, die über das Steuermittel (14; 14a, 14b) und derEinlassöffnung (17, 18) verbunden ist.
21. 21. Expansionsmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dasseine gemeinsame Einströmkammer (8) für beide Zylinder (3, 4) vorgesehenist.
22. 22. Expansionsmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass diegemeinsame Einströmkammer (8) ein Volumen aufweist, das mindestens einSechstel, vorzugsweise mindestens die Hälfte des Hubvolumens einesZylinders (3, 4) aufweist.
23. 23. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurchgekennzeichnet, dass in einem Bereich entfernt vom gemeinsamenZylinderkopf (2) Auslassöffnungen (16) vorgesehen sind, die durch die Kolben(5, 6) aufgesteuert werden.
24. 24. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscher (15) zumNacherwärmen des Fluids stromabwärts des Steuermittels (14; 14a, 14b)vorgesehen ist.
25. 25. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurchgekennzeichnet, dass die Resonanzleitung (10, 11) aus dem gemeinsamenZylinderkopf (2) herausgeführt ist.
26. 26. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurchgekennzeichnet, dass die Resonanzleitung (10, 11) durch einenWärmetauscher (15) zum Nacherwärmen des Fluids geführt ist.
27. 27. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurchgekennzeichnet, dass parallel zur Resonanzleitung (10, 11) eine imVergleich zu dieser kürzere Bypassleitung (19) vorgesehen ist, dievorzugsweise über den Steuerschieber (7) gesteuert ist.
28. 28. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurchgekennzeichnet, dass die Resonanzleitung (10, 11) im Bereich derEinlassöffnung (17, 18) diffusorartig erweitert ist, wobei derDurchströmquerschnitt an der Einlassöffnung (17, 18) vorzugsweise zwischen10% und 300% erweitert ist.
29. 29. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurchgekennzeichnet, dass mit den Kolben (5, 6) ein Lineargenerator zurErzeugung elektrischen Stroms verbunden ist.
30. 30. Expansionsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 29, dadurchgekennzeichnet, dass mit den Kolben (5, 6) ein Kurbeltrieb mechanischverbunden ist. 2013 09 27 Ba