Kolbendampfmaschine mit interner Flash-Verdampfung des Arbeitsmeditims

Beschreibung

Stand der Technik

Die zur Zeit verfugbaren Kolbendampfmaschinen arbeiten mit Dampf, der von einem Dampferzeuger bereitgestellt wird. über Einlassventile und Auslassventile wird der Dampf so geleitet, dass er mit hohem Druck in den Zylinderraum gelangt, im Zylinderraum den Kolben bewegt, dabei entspannt und anschließend durch den Kolben aus dem Zylinderraum ausgestoßen wird.

Die für eine Kolbendampfmaschine erforderlichen Dampferzeuger bestehen meistens aus einem Wärmeübertrager, in dem das Arbeitsmedium, wie zum Beispiel Wasser, bei dem gewünschten Arbeitsdruck zur Verdampfung gebracht wird. Die für den Verdampfungsprozess erforderliche Warme wird dabei von einem Warmetragermedium, wie zum Beispiel Rauchgasen, bereitgestellt. Im Gegenzug wird Warmetragermedium im Dampferzeuger auf eine Temperatur im Bereich der Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums abgekühlt.

In einem weiteren Ansatz wird versucht, eine sogenannte Flashverdampfung in einer Schraubenmaschine zu realisieren. Hier seien die Arbeiten von Prof. Kauder, Universität Dortmund genannt. Allerdings sind die prinzipiellen Nachteile einer Schraubenmaschine unübersehbar:

Das Verdichtungs- beziehungsweise das Expansionsverhaltnis, nachfolgend auch zw. Volumenverhaltnis genannt, liegt bei einer Schraubenmaschine bei ca. 4 bis maximal 8. In einer

BESTATIGUNGSKOPIE

Kolbendampfmaschine hingegen können Volumenverhaltnisse großer 100 erreicht werden.

Der konvektive Wärmeaustausch zischen dem Arbeitsmedium und den Wanden der Schraubenmaschine ist sehr groß, da eine voll ausgebildete Zwei-Phasen-Stromung vorliegt und im übrigen die warmeubertagende Flache sehr groß ist.

Der volumetrische Wirkungsgrad einer Schraubenmaschine ist bauartbedingt relativ schlecht, das die Leckageverluste nicht wie bei einer Kolbendampfmaschme durch Dichtungs- oder Kolbenringe reduziert werden können.

Auch bei anderen bekannten und am Markt verfugbaren Wärmekraftmaschinen, wie zum Beispiel herkömmliche Kolbendampfmaschinen, ORC-Maschmen, die nach dem Orgamc- Rankine-Cycle arbeiten, Rankine-Maschinen oder Dampfturbinen, wird aus einer vorhandenen Wärmequelle, vor allem wenn die Wärmequelle eine relativ geringe Temperatur besitzt, beispielsweise 200 ⁰ C, nur eine relativ geringe mechanische Leistung entnommen.

Um die in der Warme des Warmetragermediums enthaltene Exergie bestmöglich zu nutzen, sollte das Warmetragermedium der Wärmequelle in einem möglichst reversiblen Prozess bis auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden.

In den Dampferzeugern bekannter Wärmekraftmaschinen allgemein kühlt sich das Warmetragermedium der Wärmequelle jedoch nur bis zu einer Temperatur nahe der Verdampfungs- bzw. Kondensationstemperatur ab. Das Warmetragermedium wird dabei beispielsweise nur von 200°C auf 140 ⁰ C und nicht bis auf die Umgebungstemperatur abgekühlt . Insbesondere wenn nur Warme auf relativ niedrigem Temperaturniveau zur Verfugung steht, die ohnehin nur zu einem geringen Teil in mechanische Energie umwandelbar ist, wirkt sich diese relativ hohe Endtemperatur des Warmetragermediums der Wärmequelle und der damit einhergehende geringe exergetische Wirkungsgrad besonders

ungünstig auf die Leistungsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit der Wärmekraftmaschine aus.

Zudem werden bei manchen der oben genannten Wärmekraftmaschinen teilweise giftige oder schädliche Arbeitsmittel verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Wärmekraftmaschine bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Wärmekraftmaschinen mindestens zum Teil überwindet. Außerdem soll mit der erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine ein möglichst hoher Anteil der zur Verfügung stehenden Wärme in mechanische Arbeit umgewandelt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kolbendampfmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Arbeitsmedium in flüssiger Form mindestens mittelbar in den Arbeitsraum der

Kolbendampfmaschine eingebracht wird, wenn sich der Kolben im Bereich eines Oberen Totpunkts (OT) befindet. Dadurch ist es möglich, dass in der erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine die flüssige Phase und die dampfförmige Phase des Arbeitsmediums getrennt werden, so dass die flüssige Phase nur in geringem Maße in Kontakt mit den Wänden der Kolbendampfmaschine gelangt. In einer Versuchsanordnung wurden beispielsweise nur 2% der Arbeitsraumoberfläche von der flüssigen Phase des Arbeitsmediums benetzt. Dadurch werden die Wärmeverluste deutlich verringert.

Bei der erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine wird heißes und unter Druck stehendes Arbeitsmedium in flüssiger Form direkt oder indirekt in den Arbeitsraum eingebracht. Aufgrund der in der Kolbendampfmaschine herrschenden Drücke und Temperaturen, beginnt das Arbeitsmedium zu verdampfen, sobald es in die Kolbendampfmaschine eingebracht wurde. Der dabei entstehende Dampfdruck treibt den Kolben an.

Im Verlauf der Bewegung des Kolbens vergrößert sich auch das Zylindervolumen und weiteres Arbeitsmedium kann verdampfen. Bei der Verdampfung kühlt sich der flüssige Anteil des Arbeitsmediums ab. Bei der Verringerung des Drucks kühlt sich auch der dampfförmige Anteil des Arbeitsmediums ab. Aufgrund dieser Vorgänge sind der Wirkungsgrad, insbesondere der exergetische Wirkungsgrad und die Leistung der erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine deutlich erhöht gegenüber anderen Wärmekraftmaschinen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Vorkammer vorgesehen, die mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht, wobei das Arbeitsmedium vorzugsweise in die Vorkammer und besonders bevorzugt auf einer kreisähnlichen Bahn in die Vorkammer eingebracht wird. Die kreisähnliche Bahn der flüssigen Phase verursacht Zentrifugalkräfte, welche die flüssige Phase aufgrund der hohen Dichte stark radial nach außen beschleunigt. Der bei der Flash-Verdampfung des Arbeitsmediums entstehende Dampf hat eine erheblich geringere Dichte als die flüssige Phase und kann in den Zylinderraum strömen, da die Verbindung zwischen Vorkammer und Arbeitsraum im Zentrum der Vorkammer in diese mündet. Die radiale Beschleunigung bewirkt, dass die flüssige Phase nicht aus der Vorkammer austreten kann. Dadurch wird eine sehr einfache und gleichzeitig effektive Phasentrennung erreicht. Das Volumen der Vorkammer sollte möglichst klein sein.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Vorkammern und/oder mehrere Injektoren je Zylinder vorgesehen sind, die alle mit dem Arbeitsraum verbunden sind. Dadurch ist es möglich, das Arbeitsmedium mit unterschiedlicher Temperatur in Abhängigkeit des im Arbeitsraum während des Arbeitstakts herrschenden Drucks und/oder der im Arbeitsraum herrschenden Temperatur und/oder der Stellung des Kolbens nacheinander in die Vorkammern und/oder den Arbeitsraum einzubringen. Dadurch können Arbeitsmedien mit verschiedenen

Temperaturen ohne Exergieverluste aufgrund von Mischungsvorgängen in die erfindungsgemäße Kolbendampfmaschine eingekoppelt werden.

Wenn mehrere Einspritzventile nacheinander in eine Vorkammer oder den Arbeitsraum einspritzen, ist darauf zu achten, dass das bereits im Zyklon befindliche Arbeitsmedium durch den Einspritzvorgang nicht vaporisiert oder verspritzt wird.

Alternativ ist es auch möglich, das Arbeitsmedium vollständig oder teilweise direkt in den Arbeitsraum einzubringen. Dabei kann dass flüssige Arbeitsmedium beim Einspritzvorgang zerstäubt werden und in Form kleiner Tropfen innerhalb des Arbeitsraums und, falls vorhanden, auch der Vorkammer verteilt werden. Durch die Reibung zwischen den Tropfen und der gasförmigen Phase des Arbeitsmediums wird ein direkter Kontakt zwischen den Tropfen und den Oberflächen der Kolbendampfmaschine vermieden. Dadurch wird auch die unerwünschte Wärmeübertragung zwischen den Tropfen und den Oberflächen der Kolbendampfmaschine stark verringert.

Als Injektoren können Injektoren dienen, wie sie in Kraftstoffeinspritzsystemen herkömmlicher Otto- oder Dieselbrennkraftmaschinen eingesetzt werden. Selbstverständlich kann es erforderlich sein, diese handelsüblichen Injektoren an die speziellen Einsatzbedingungen, insbesondere die teilweise sehr hohen Temperaturen und die korrosiven Arbeitsmedien, anzupassen.

Wenn das Wärmeträgermedium eine Temperatur von etwa 200 ^c C bis 350°C aufweist, hat sich Wasser als besonders geeignet erwiesen.

Wenn Wärme oder Abwärme mit einer Temperatur von etwa 150 ⁰ C bis 200 ⁰ C zur Verfügung steht, hat sich Methanol als besonders geeignet erwiesen.

Wenn Warme oder Abwarme mit einer Temperatur von etwa 100 ⁰ C bis 150 ⁰ C zur Verfugung steht, hat sich Pentan als besonders geeignet erwiesen.

Wenn Warme oder Abwarme mit einer Temperatur von etwa 100 ⁰ C zur Verfugung steht, hat sich R134a als besonders geeignet erwiesen.

Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die mit dem flussigen Arbeitsmedium in Kontakt kommenden Flachen der Kolbendampfmaschine mit einer inneren und/oder äußeren Wärmedämmung zu versehen.

Die Innere Wärmedämmung ist von besonderer Bedeutung, um zu verhindern, dass das sich abkühlende flussige Arbeitsmedium von der Zyklonwand oder anderen Flachen der

Kolbendampfmaschine konvektiv Warme aufnimmt. Diese an der Arbeitsraum bzw. Zyklon-Innenwand angeordnete warmedammende Beschichtung kann beispielsweise aus Teflon, Email oder Keramik sein.

Alternativ oder zusätzlich können die mit dem Arbeitsmedium in Kontakt kommenden Flachen der Kolbendampfmaschine beheizt werden, um die Kondensation des Arbeitsmediums an diesen Flachen wirksam zu unterbinden. Wenn durch den Flashprozess eine gasformige Phase entsteht, so müssen die der gasformigen Phase zugänglichen Bauteile der Maschine eine Temperatur haben, die großer ist als die Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums bei dem gerade herrschenden Gasdruck. Waren die Oberflachen der Bauteile kalter, so wurde ein Teil der entstehenden gasformigen Phase an diesen Oberflachen schlagartig kondensieren und die kondensierte Phase wurde nicht mehr zum Antrieb des Kolbens bereitstehen und Leistung und Wirkungsgrad der Maschine wurde sich verringern.

Weitere vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle offenbarten Merkmale können

sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Zeichnung

Es zeigen:

Figuren 1 und 2: Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Kolbendampfmaschinen mit Zyklon,

Figur 3: Eine Vorkammer einer erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine und

Figur 4 : ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Kolbendampfmaschinen mit einem in den Arbeitsraum einspritzenden Injektor.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt beispielhaft den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine mit einer Vorkammer 13, einem Kolben 3, einem Zylinder 5, einem Pleuel 7 und einer Kurbelwelle 9, die mit einem nicht dargestellten Generator gekoppelt sein kann.

Der Kolben 3 und der Zylinder 5 begrenzen einen Arbeitsraum 11. Eine Vorkammer 13 ist mit dem Arbeitsraum 11 verbunden. In die Vorkammer 13 münden eine Zuleitung 15 und eine Ableitung 17 für das Arbeitsmedium. Die Ableitung 17 für das Arbeitsmedium kann auch direkt in den Arbeitsraum 11 münden (nicht dargestellt).

In der Zuleitung 15 für das flüssige Arbeitsmedium ist ein schaltbares Einlassventil 19 angeordnet. Mit Hilfe dieses Einlassventils, das als Injektor ausgebildet sein kann, kann flüssiges Arbeitsmedium in die Vorkammer 13 eingespritzt

werden. Diese Einspritzung erfolgt bevorzugt, wenn sich der Kolben 3 im Bereich des Oberen Totpunkts OT befindet.

Da der Druck in der Vorkammer 13 zum Zeitpunkt der Einspritzung niedriger ist als der Druck des Arbeitsmediums m der Zuleitung 15 findet unmittelbar nach der Einspritzung des Arbeitsmediums eine sogenannte Flash-Verdampfung in der Vorkammer 13 statt. In Folge dessen steigt der Druck m der Vorkammer 13 und m dem mit der Vorkammer 13 verbundenen Arbeitsraum 11, so dass der Kolben 3 m Richtung Unterer Totpunkt UT bewegt wird und dabei Arbeit an die Kurbelwelle 9 abgibt .

Wenn der Kolben 3 sich im Bereich des Unteren Totpunkts UT befindet, wird ein in der Ableitung 17 für das Arbeitsmedium befindliches schaltbares Auslassventil 21 geöffnet und der Kolben 3 schiebt bei seiner anschließenden Bewegung in Richtung OT die verbliebene flussige Phase und das dampfförmig gewordene Arbeitsmedium und aus dem Arbeitsraum 11 aus.

Die Ableitung 17 dient unter Anderem dazu, die m der Vorkammer 13 verbliebene flussige Phase abzuführen. über die Ableitung 17 kann auch das dampfförmig gewordene Arbeitsmedium abgeführt werden. Alternativ ist es auch möglich im Arbeitsraum 11 ein zusätzliches Dampfventil 22 vorzusehen, das die Abfuhr des das dampfförmig gewordenen Arbeitsmediums übernimmt. Das Dampfventil 22 kann als Tellerventil ausgebildet sein und von eine Nockenwelle (nicht dargestellt), ähnlich wie ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine ausgebildet sein und betätigt werden.

Wenn das Arbeitsmedium in einem geschlossen Kreislauf gefuhrt wird, mundet die Ableitung 17.1 für das Arbeitsmedium in einen Kondensator 23. Das durch das Dampfventil 22 abgeführte Arbeitsmedium kann durch eine Ableitung 17.3 in den Kondensator 23 geleitet werden. Dort wird das Arbeitsmedium

wieder verflüssigt und anschließend von einer Pumpe 25 in einen Wärmetauscher 27 gefördert. Von dort gelangt das Arbeitsmedium über die Zuleitung 15 wieder in die Vorkammer 13.

Figur 2 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine mit zwei Vorkammern 13.1 und 13.2, zwei Zuleitungen 15.1 und 15.2 für das Arbeitsmedium. In den Zuleitungen 15.1 und 15.2 sind zwei schaltbare Einlassventile

19.1 und 19.2 angeordnet.

Die übrigen Bauteile der Kolbendampfmaschine und deren Peripherie können wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ausgeführt sein auf das hiermit Bezug genommen wird.

Das in der ersten Zuleitung 15.1 befindliche Arbeitsmedium hat eine höhere Temperatur als das in der zweiten Zuleitung

15.2 befindliche Arbeitsmedium. Daher wird zunächst eine bestimmte Menge des in der ersten Zuleitung 15.1 befindlichen Arbeitsmediums in die erste Vorkammer 13.1 eingebracht. Dort verdampft dieses Arbeitsmedium und gibt Arbeit an den Kolben 3 ab. Dabei verringern sich Druck und Temperatur des in Arbeitsraum 11 und Vorkammern 13.1 und 13.2 befindlichen Arbeitsmediums. Sobald sich die Temperatur des in Arbeitsraum 11 und Vorkammern 13.1 und 13.2 befindlichen Arbeitsmediums an die Temperatur des in der zweiten Zuleitung 15.2 befindlichen Arbeitsmediums angenähert hat, wird noch im gleichen Arbeitshub des Kolbens 3 Arbeitsmedium aus der zweiten Zuleitung 15.2 durch kurzzeitiges öffnen des zweiten Einlassventils 19.2 in die zweite Vorkammer 13.2 eingebracht. Auch dieses Arbeitsmedium verdampft unmittelbar nachdem es in die Vorkammer 15.2 eingebracht wurde und gibt Arbeit an den Kolben 3 ab.

Mit diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine kann Wärme genutzt werden, die auf zwei

Temperaturniveaus zur Verfugung steht. Dadurch kann beispielsweise die Abwarme einer Brennkraftmaschine optimal genutzt werden, da bei einer Brennkraftmaschine die Abgase bei einer Temperatur großer 200 ⁰ C anfallen, wahrend das Kuhlmittelwarme und das Ol eine Temperatur von etwa 120 ⁰ C aufweisen. Um das Arbeitsmedium auf zwei verschiedene Temperaturniveaus zu bringen, sind ein erster Wärmetauscher (nicht dargestellt), der mit der Abwarme der Abgase betrieben wird, und ein zweiter Wärmetauscher (nicht dargestellt), der mit der Abwarme des Kuhlwassers und des Ols beheizt wird, erforderlich .

Zuerst wird das wärmere Arbeitsmedium mit einer Temperatur von 200 ⁰ C eingespritzt. Hat sich dieses auf 120 ⁰ C abgekühlt, so wird etwas 120 ⁰ C heißes Arbeitsmedium eingespritzt. Der auf die Verbrennungswarme bezogene Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors kann mit der dargestellten Kolbendampfmaschme um ca. 10% erhöht werden.

Die erfmdungsgemaße Kolbendampfmaschme arbeitet nach dem Zweitakt-Prinzip. Em Ansaugtakt und ein Kompressionstakt entfallen. Im Bereich des oberen Totpunktes OT des Kolbens wird das oder die Auslassventile 21 geschlossen und danach das Arbeitsmedium durch das Einlassventil 19 eingespritzt. Auf dem Weg des Kolbens 3 vom OT zum unteren Totpunkt UT verdampft, wie beschrieben, ein Teil des Arbeitsmediums. Im Bereich des UT wird das Auslassventil 21 geöffnet. Auf dem Weg des Kolbens 3 vom UT zu OT wird die verbliebene flussige Phase und die entstandene gasformige Phase durch das Auslassventil 21 ausgestoßen. Flussige und gasformige Phase können dabei das gleich Auslassventil 21 passieren oder aber es werden getrennte Ventile vorgesehen.

In die erfmdungsgemaße Kolbendampfmaschme wird heißes flussiges Arbeitsmedium unter Druck in eine Vorkammer der Kolbendampfmaschme eingespritzt. Das Arbeitsmittel kann unschädliches Wasser sein.

Figur 3 zeigt den Aufbau einer Vorkammer 13 für eine erfindungsgemaße Kolbendampfmaschine . Die Vorkammer 13 ist ähnlich wie ein Zyklonabscheider aufgebaut. Angedeutet sind die Zuleitung 15, die Ableitung 17 und die Ventile 19 und 21.

Das flussige Arbeitsmittels wird im Wesentlichen tangential m die Vorkammer 13 eingebracht und bewegt sich auf einer radial außen liegenden Kreisbahn. Der bei der Flash- Verdampfung entstehende Dampf wird aufgrund seiner geringeren Dicht m die Mitte der Vorkammer 13 gedrangt, so dass eine Trennung von flussigem und dampfförmigem Arbeitsmedium m der Vorkammer 13 stattfindet. In der Mitte der Vorkammer 13 ist eine Verbindung 29 angeordnet, welche in den Arbeitsraum 11 mundet. über die Verbindung 29 gelangt das dampfförmige Arbeitsmedium von der Vorkammer in den Arbeitsraum 11.

Wenn die Vorkammer 13 unterhalb der Verbindung 29 und unterhalb des in Figur 3 nicht dargestellten Arbeitsraum 11 angeordnet wird, unterstutzt die Schwerkraft die Trennung von flussiger und dampfförmiger Phase zusätzlich.

Damit der entstehende Dampf nicht an Oberflachen im Arbeitsraum kondensiert müssen die betroffenen Oberflachen von Kolben 3, Zylinder 5 und Vorkammer 13 beheizt und/oder warmegedammt ausgeführt sein. Damit keine Warme von den beheizten Flachen an die flussige Phase des Arbeitsmediums abgegeben wird, können zwei alternative Maßnahmen getroffen werden .

Die Vorkammer 13 ist geometrisch derart ausgebildet, dass sich die eingespritzte flussige Phase des Arbeitsmediums stabil auf einer Kreisbahn bewegen kann. Die Vorkammer 13 wird in diesem Fall als Zyklon bezeichnet. Die auf der Kreisbahn auftretenden Zentrifugalkräfte sorgen dafür, dass der entstehende Dampf, auf den aufgrund geringerer Dichte geringe Zentrifugalkräfte wirken, in den Zylinderraum der Kolbendampfmaschine entweichen kann und das flussige

Warmetragermedium, auf das aufgrund der großen Dichte große Zentrifugalkräfte wirken, m der Kreisbahn verbleibt. Versuche haben gezeigt, dass man auf diese Weise wahrend des Verdampfungsprozesses eine Phasentrennung erreicht.

Berechnungen haben gezeigt, dass die Drehgeschwindigkeit des flussigen Arbeitsmediums trotz der Reibung der Flüssigkeit an der Wand der Vorkammer 13 auf einem Niveau bleibt, das zur Phasentrennung ausreicht und, dass der Wärmeaustausch des flussigen Arbeitsmediums mit der Zyklonwand bei geeigneter Dimensionierung der Maschine und Beschichtung der Vorkammerwande nicht zu einer nennenswerten Beeinträchtigung des Prozesses fuhrt.

Des Weiteren konnte m Versuchen nachgewiesen werden, dass die Phasentrennung gelingt: die flussige Phase bleibt bei der Flashverdampfung im Zyklon, wahrend die dampfförmige Phase m den Zylinderraum entweicht .

Außerdem konnte der Nachweis gefuhrt werden, dass die Konvektion der flussigen Phase mit der Wand der Vorkammer 13 nicht erheblich ist. Im Versuch liegt nach dem Flashprozess im wesentlichen die berechnete Menge flussige Phase vor. Konvektion hat nicht zu einer wesentlichen zusätzlichen Verdampfung gefuhrt.

Schließlich konnte m Versuchen gezeigt werden, dass der Flashprozess m der Vorkammer 13 bzw. im Arbeitsraum 11 mit sehr hoher Geschwindigkeit ablauft, was für die Ausführbarkeit der Maschine wichtig ist.

In Figur 4 ist eine weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfmdungsgemaßen Kolbendampfmaschine dargestellt. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel entfallt die Vorkammer 13 und das flussige Arbeitsmedium wird direkt in den Arbeitsraum 11 eingespritzt. Dies kann mit Hilfe eines aus dem Stand der Technik bekannten Injektors geschehen.

Das Arbeitsmedium wird beim Einspritzvorgang in kleine Tropfen zerstäubt, ähnlich wie bei der Einspritzung von Diesel-Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Die Tropfen werden durch Reibung in der Gasphase in Schwebe gehalten. Auf diese Weise können die Tropfen die heißen Oberflächen nur in geringem Umfang berühren und der Wärmeaustausch zwischen flüssiger Phase und den heißen Oberflächen wird gering gehalten.

Mit der erfindungsgemäßen Kolbendampfmaschine kann bei einer vorhandenen Wärmequelle ca. die doppelte mechanische Leistung gewonnen werden im Vergleich zu gängigen Maschinen, in denen ein ORC oder ein Kalinaprozess verwirklicht sind. Außerdem kann im Vergleich zu ORC-Prozessen und Kaiinaprozessen ein ungefährliches Arbeitsmittel, beispielsweise Wasser, verwendet werden.