AT506381B1

AT506381B1 - STIRLING MACHINE

Info

Publication number: AT506381B1
Application number: AT0916607A
Authority: AT
Inventors: Herbert Karlsreiter
Original assignee: Herbert Karlsreiter
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2009-11-15
Also published as: AT506381A5

Description

österreichisches Patentamt AT 506 381 B1 2009-11-15Austrian Patent Office AT 506 381 B1 2009-11-15

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stirlingmaschine bei der, der Arbeitskolben vom Verdränger mechanisch getrennt ausgeführt ist, welcher vorzugsweise durch Magnetfelder gesteuert und angetrieben wird und ein in einem geschlossenen Gehäuse der Stirlingmaschine geteilter Asynchrongenerator angeordnet ist bei dem der Läufer im Inneren des Gehäuses der Stirlingmaschine und die Wicklungen außerhalb des Gehäuses der Stirlingmaschine angeordnet sind.The present invention relates to a Stirling engine in which the working piston is designed to be mechanically separated from the displacer, which is preferably controlled and driven by magnetic fields and arranged in a closed housing of the Stirling engine asynchronous generator is arranged at the runner in the interior the housing of the Stirling engine and the windings are arranged outside the housing of the Stirling engine.

[0002] In der Patentschrift JP 2003013805 A ,Stirling Engine power plant using waste heat and natural heat, wird ein System beschrieben bei welchem Abwärme, bzw. Sonnenenergie oder die Abwärme von Kraftmaschinen mit innerer Verbrennung als Energiequelle genutzt wird, wozu ein Generator von einer Stirlingmaschine angetrieben wird und über eine Wärmeübertragungsvorrichtung die Energie von einer Wärmequelle auf eine Stirlingmaschine übertragen wird. Im U.S. Patent 5174116 A wird eine Stirlingmaschine beschrieben bei der ein Verdränger- Kolben mit einer sich daran befindenden Hubstange mit einem Hilfsmotor über eine Kurbelwelle über eine Verbindungs- Nocke angetrieben wird. Der Arbeitskolben ist hierbei als frei schwingender Kolben ausgeführt, der einen Lineargenerator, Kompressor oder andere Pumpe antreibt. In der Schrift JP 58141647 A, Free Piston Stirling Generator, wird eine Stirlingmaschine offenbart bei der, der Arbeitskolben und der Verdränger frei schwingend mit einer elektromagnetischen Ankopplung ausgeführt sind.In the patent JP 2003013805 A, Stirling engine power plant using waste heat and natural heat, a system is described in which waste heat, or solar energy or waste heat from internal combustion engines is used as an energy source, including a generator of a Stirling engine is driven and the heat is transferred from a heat source to a Stirling engine via a heat transfer device. In U.S. Pat. Patent 5174116 A describes a Stirling engine in which a displacer piston with a lifting rod located thereon is driven by an auxiliary engine via a crankshaft via a connecting cam. The working piston is designed here as a free-swinging piston that drives a linear generator, compressor or other pump. In the document JP 58141647 A, Free Piston Stirling Generator, a Stirling engine is disclosed in which, the working piston and the displacer are designed to swing freely with an electromagnetic coupling.

[0003] Die Schrift GB 630429 A veranschaulicht einen Kreislauf bei dem über einen Zwischenkreislauf die Energie auf eine Heißgasmaschine übertragen wird.The document GB 630429 A illustrates a circuit in which the energy is transferred to a hot gas machine via an intermediate circuit.

[0004] Die Druckschrift, Stirling Engine, JP 59218345 A zeigt eine Stirlingmaschine bei der, der Arbeitskolben frei schwingend mit einer elektromagnetischen Ankopplung ausgeführt ist, bei der, der Verdränger über eine Welle von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben wird.The document, Stirling Engine, JP 59218345 A shows a Stirling engine in which, the working piston is designed to oscillate freely with an electromagnetic coupling, in which, the displacer is driven by a shaft of an electric drive motor.

[0005] Die Schrift DE 29614666 LI1 beschreibt ein System bei dem über eine durch eine Zwischenwand getrennte magnetische Kupplung das Drehmoment der rotierenden Kurbelwelle im Inneren des Gehäuses auf ein rotierendes Außenrad übertragen wird. Hierzu ist ein Kupplungsrad mit daran befindlichen Permanent- oder Elektromagneten über einen Radkranz starr mit der Kurbelwelle im Inneren des Kurbelgehäuses verbunden. In dem Bereich in dem die Permanentmagnete am Kupplungsrad die Gehäusewand abschatten besteht die Gehäusewand aus einem elektrisch nicht leitenden, unmagnetischen Material, wofür Thermoplaste, Duroplaste, keramische Werkstoffe und antimagnetischer Stahl sowie verschiedene weitere Werkstoffe vorgeschlagen werden, wodurch eine Übertragung der magnetischen Kräfte des innen liegenden Kupplungsrades auf einen Außenläufer der mit Permanentmagneten oder Elektromagneten ausgeführt ist erreicht werden soll. Der Außenläufer ist hierzu als Halteglocke mit der Abtriebswelle starr gekuppelt und verläuft koaxial zur Drehachse der Kurbelwelle im Inneren des Gehäuses. Die Abtriebswelle ist an der zum Kurbelgehäuse zugewandten Ende in einem am Kurbelgehäuse vorgesehenen Außenlager drehbar gelagert.The document DE 29614666 LI1 describes a system in which the torque of the rotating crankshaft in the interior of the housing is transmitted to a rotating outer wheel via a magnetic clutch separated by an intermediate wall. For this purpose, a coupling wheel with permanent or electromagnet located thereon is connected rigidly to the crankshaft in the interior of the crankcase via a wheel rim. In the area in which the permanent magnets on the clutch wheel shade the housing wall, the housing wall consists of an electrically non-conductive, non-magnetic material, for which thermoplastics, thermosets, ceramic materials and antimagnetic steel and various other materials are proposed, whereby a transmission of the magnetic forces of the internal Coupling wheel on an external rotor designed with permanent magnets or electromagnets to be achieved. The external rotor is rigidly coupled to the output shaft as a holding bell and extends coaxially to the axis of rotation of the crankshaft in the interior of the housing. The output shaft is rotatably mounted on the end facing the crankcase in an outer bearing provided on the crankcase.

[0006] In der Schrift EP 0070780A1 wird ein Strilingmotor in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben bei denen der Verdränger und der Arbeitskolben frei schwingend mit einer elektromagnetischen Ankopplung ausgeführt sind.In the document EP 0070780A1 a striling motor is described in various embodiments in which the displacer and the working piston are designed to oscillate freely with an electromagnetic coupling.

[0007] Die Schrift JP1138351 A beschreibt eine, FREE PISTON TYPE STIRLING ENGINE, bei der, der Arbeitskolben frei schwingend ausgeführt ist und der Verdränger über einen mit einer Kurbelwelle angetriebenen Hilfskolben über ein gasförmiges Medium gesteuert wird in dem der Hilfskolben über einen Kurbelantrieb durch ein Signal eines Sensors im Bereich des Arbeitskolbens in Bewegung gesetzt wird und über eine Leitung durch verschieben eines Gases in einem Zylinder ähnlichem Aufbau des Verdrängers bei dem ein Teil des Verdrängers die Funktion eines Kolbens übernimmt, den Verdränger in die richtige Position versetzt, bzw. als Starter und Regelgerät für die Maschine dient.The document JP1138351 A describes a, FREE PISTON TYPE STIRLING ENGINE, in which, the working piston is designed to swing freely and the displacer is controlled via a driven with a crankshaft auxiliary piston via a gaseous medium in which the auxiliary piston via a crank drive through Signal of a sensor in the range of the working piston is set in motion and via a line by moving a gas in a cylinder similar structure of the displacer in which a part of the displacer takes over the function of a piston, the displacer in the correct position, or as a starter and controller for the machine.

[0008] In der Schrift JP000061164448A wird ein, Energy transmitting mechanism for stirling österreichisches Patentamt AT 506 381 B1 2009-11-15 engine, beschrieben, bei dem ein Rotor mit Dauermagneten die Rotationsenergie über durch ein nicht magnetisches Zwischengehäuse auf außen liegende Wicklungen überträgt.In the JP000061164448A an energy transmission mechanism for Stirling Austrian Patent Office AT 506 381 B1 2009-11-15 engine is described, in which a rotor with permanent magnets transmits the rotational energy through through a non-magnetic intermediate housing on outer windings.

[0009] In der Schrift W0002003060310A1 wird eine Heißgaskraftmaschine beschrieben, bei der, der Verdrängerkolben und der Arbeitskolben über Kolbenstangen relativ zueinander verschiebbar sind und mindestens ein Organ der Heizeinrichtung am Arbeitskolben ausgebildet ist, wobei der Arbeitskolben und der Verdränger mechanisch getrennt ausgeführt sind.In the document W0002003060310A1 a hot gas engine is described in which, the displacement piston and the working piston via piston rods are relatively displaceable and at least one member of the heater is formed on the working piston, wherein the working piston and the displacer are designed to be mechanically separated.

[0010] In der Schrift W0002005035962A2 wird eine Heißgaskraftmaschine beschrieben, die eine Heizeinrichtung, mit mindestens einem an einem Zylinder ortsfest anbringbaren Heizrogan, umfasst, wobei der Arbeitskolben und der Verdränger mechanisch getrennt ausgeführt sind.In the document W0002005035962A2 a hot gas engine is described, which comprises a heater, with at least one stationary to a cylinder attachable Heizrogan, wherein the working piston and the displacer are designed to be mechanically separated.

[0011] Wesentliche Vorteile der gegenständlichen Erfindung gegenüber bekannten Stirlingma-schinen sind im einfachen Aufbau, der vereinfachten mechanischen Kraftübertragung vom Arbeitskolben auf eine Antriebswelle bei hohen Lasten und Betriebsdrücken, sowie den zu erwartenden geringen Fertigungs- als auch Wartungskosten und den breiten Einsatzmöglichkeiten als zum Beispiel Wärmekraftmaschine, Wärmekraftkopplung in Verbindung mit vorzugsweise Biomasseheizungen, der dezentralen Stromproduktion (Privathaushalte) als auch für den Antrieb von Kraftfahrzeugen (insbesondere als Hybridantrieb) usw. zu sehen. Durch den durch das Gehäuse der gegenständlichen Stirlingmaschine getrennten Asynchrongenerators soll das Innenvolumen der Stirlingmaschine klein gehalten und der Wartungsaufwand vereinfacht werden können. Bei der gegenständlichen Stirlingmaschine werden die Kräfte von einem Arbeitskolben über einen vorzugsweise Kurbeltrieb auf eine Kurbelwelle übertragen. Der Verdränger wird durch sich anziehende und/oder abstoßende Kräfte von vorzugsweise Dauermagneten um seine Achse bewegt, wodurch der technisch aufwändige Antrieb des Verdrängers durch mit der Antriebswelle des Arbeitskolbens mechanisch verbundene Antriebe entfallen kann. Hierdurch soll ein kostengünstiger, langlebiger und bewährter Kurbeltrieb für die Kraftübertragung Verwendung finden können mit dem insbesondere bei erhöhten Vordrücken großen Kräfte vom Arbeitskolben übertragen und effizient in eine Drehbewegung umgewandelt werden können sollen. Bei dem Einsatz von vorzugsweise Dauer- oder Elektromagneten zur Bewegung des Verdrängers kann ein zusätzlicher Antrieb des Verdrängers entfallen. Zudem kann durch diese Ausführung eine Start- und Betriebsregelung des Verdrängers erreicht werden, da durch die sich anziehenden oder abstoßenden Dauer- oder Elektromagneten eine Positionierung des Verdrängers erreicht werden kann. Die Abbremsenergie des Verdrängens kann zudem wieder in elektrische Energie umgewandelt, bzw. zwischengespeichert werden, wofür insbesondere Elektrokondensatoren aufgrund der kurzen Impulse, der geringen Verluste und der Haltbarkeit vorgeschlagen werden.Significant advantages of the subject invention over known Stirling machines are simple in construction, the simplified mechanical power transmission from the working piston on a drive shaft at high loads and operating pressures, as well as the expected low manufacturing and maintenance costs and the wide range of uses as, for example Heat engine, combined heat and power in conjunction with preferably biomass heating, the decentralized power production (private households) as well as for the drive of motor vehicles (especially as a hybrid drive), etc. to see. By separated by the housing of the subject Stirling machine asynchronous generator, the internal volume of the Stirling engine is to be kept small and the maintenance can be simplified. In the subject Stirling engine, the forces are transmitted from a working piston via a preferably crank drive to a crankshaft. The displacer is moved by its attracting and / or repulsive forces of preferably permanent magnets about its axis, whereby the technically complex drive of the displacer can be omitted by mechanically connected to the drive shaft of the working piston drives. As a result, a cost-effective, durable and proven crank mechanism for power transmission can be used with the large forces transmitted from the working piston, in particular at elevated pressures, and can be efficiently converted into a rotary motion. In the use of preferably permanent or electromagnet for moving the displacer, an additional drive of the displacer can be omitted. In addition, a start and operation control of the displacer can be achieved by this design, as can be achieved by the attractive or repulsive permanent or electromagnet positioning of the displacer. The deceleration energy of displacement can also be converted back into electrical energy, or cached, for which in particular electric capacitors are proposed due to the short pulses, the low losses and the durability.

[0012] Die gegenständliche Erfindung kann auch mit einem Zwischenkreislauf kombiniert werden, wodurch die Gefahr der Verschlackung des Wärmetauschers im Bereich der Energiequelle durch Ablagerung von Verbrennungsgasen, wie sie bei herkömmlichen Stirlingmaschinen besonders in Verbindung mit festen Brennstoffen auftreten können vermieden werden soll. Die Brennkammer der Energiequelle kann hierbei von den Wärmetauscherflächen der Stirlingmaschine getrennt sein. Des weiteren soll der chemische Verschleiß des Wärmetauschers an der Stirlingmaschine durch den Zwischenkreislauf auf ein Minimum reduziert werden können, wodurch an die Wärmetauschermaterialien geringere Ansprüche gestellt werden, beziehungsweise Materialien mit einer besseren Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden können, als dies zum Beispiel bei Stirlingmaschinen bei denen der Wärmetauscher der Stirlingmaschine direkt mit den Verbrennungsgasen der Energiequelle in Kontakt kommen der Fall ist. Über die Einfüllöffnung im Zwischenkreislauf, wofür bevorzugt Ventile bzw. Verschraubungen vorgeschlagen werden, kann das Medium im Zwischenkreislauf über den Umgebungsdruck komprimiert werden, wodurch eine im Vergleich zum Umgebungsdruck erhöhte Energiemenge bei gleicher Wärmetauscheroberfläche übertragen werden können soll, wodurch die Wärmetauscherfläche der Stirlingmaschine klein gehalten und der Energieeintrag im Vergleich zum Umgebungsdruck bei gleicher Oberfläche erhöht werden können soll. Die Wärmequelle kann durch den Zwischenkreislauf auch von der Stirlingmaschine entfernt angeordnet sein, wodurch die Stirlingmaschine zum Beispiel als kompaktes Gerät neben einem Heizkessel aufgebaut sein kann. Wird 2/7 österreichisches Patentamt AT 506 381 B1 2009-11-15 die Stirlingmaschine in Verbindung mit Parabolspiegeln eingesetzt ist es nicht mehr notwendig die Stirlingmaschine mit dem sich daran befindenden Wärmetauscher im Bereich des Brennpunktes des Parabolspiegels anzuordnen, wodurch eine vereinfachte Konstruktion des Spiegels erreicht werden kann und die Stirlingmaschine für Wartungs- und Reparaturtätigkeiten zum Beispiel neben dem Spiegel angeordnet sein kann. Die Energieübertragung erfolgt vorzugsweise über einen Wärmetauscher im Brennpunkt über den Zwischenkreislauf zur Stirlingmaschine. Durch diese Ausführung können auch hohe Stillstandstemperaturen in der Stirlingmaschine vermieden werden und diese über die Umwälzmenge nach Bedarf leistungsgeregelt werden. Denkbar wäre es hierbei auch einen zum Beispiel Keramikspeicher in dem thermische Energie bei hohen Temperaturen zwischengespeichert werden kann zu integrieren. Für den Wärmeeintrag zwischen dem Wärmetauscher der Wärmequelle und dem Wärmetauscher der Stirlingmaschine wird ein zwischengeschaltetes Gebläse oder eine andere Vorrichtung zur Umwälzung des Mediums im Zwischenkreislauf, das in einer beliebigen Ausführungsform ausgeführt sein kann, vorgeschlagen. Der Antrieb des Gebläses kann mit einem für Magnetfelder durchlässigen Gehäuse ausgebildet sein bei dem der Läufer mit Dauer- oder Elektromagneten ausgebildet ist die, die gleiche Polung wie das Magnetfeld das von den außen liegenden Spulen erzeugt wird aufweisen wodurch der Läufer im Inneren des Gehäuses durch die Magnetfelder zentriert werden können soll und somit keine Lagerung des Läufers notwendig sein soll. Die Kraft wird hierbei durch sich abstoßende, gleichgepolte Magnetfelder zu einander übertragen. Dieselbe Ausführung wäre auch in der umgekehrten Funktionsweise für ein mit einem durch das Zwischengehäuse der Stirlingmaschine getrennten Generator denkbar. Durch den im Verhältnis zum Umgebungsdruck erhöhten Innendruck soll eine im Verhältnis höhere Energiemenge bei gleicher Oberfläche, bei gleicher Umwälzgeschwindigkeit erreicht werden, wodurch die Querschnitte der Leitungen und Wärmetauscher kleiner gewählt werden können sollen und der Energieaufwand zur Umwälzung eines Mediums im Zwischenreislauf gesenkt werden können soll.The subject invention can also be combined with an intermediate circuit, whereby the risk of slagging of the heat exchanger in the region of the energy source by deposition of combustion gases, as they can occur in conventional Stirling engines, especially in conjunction with solid fuels to be avoided. The combustion chamber of the energy source can in this case be separated from the heat exchanger surfaces of the Stirling engine. Furthermore, the chemical wear of the heat exchanger to the Stirling engine by the intermediate circuit should be reduced to a minimum, which are made lower demands on the heat exchanger materials, or materials can be used with a better thermal conductivity than, for example, in Stirling machines where the heat exchanger the Stirling engine is directly in contact with the combustion gases of the energy source is the case. About the filling hole in the intermediate circuit, for which preferred valves or fittings are proposed, the medium can be compressed in the intermediate circuit over the ambient pressure, whereby a relative to the ambient pressure increased amount of energy to be transmitted at the same heat exchanger surface, whereby the heat exchanger surface of the Stirling engine kept small and the energy input should be increased compared to the ambient pressure at the same surface. The heat source may be disposed away from the Stirling engine by the intermediate circuit, whereby the Stirling engine may be constructed, for example, as a compact device next to a boiler. If the Stirling engine is used in conjunction with parabolic mirrors, it is no longer necessary to arrange the Stirling engine with the heat exchanger located thereon in the region of the focal point of the parabolic mirror, thereby achieving a simplified construction of the mirror can be and the Stirling engine for maintenance and repair activities, for example, can be arranged next to the mirror. The energy transfer preferably takes place via a heat exchanger in the focal point via the intermediate circuit to the Stirling engine. By this design, high standstill temperatures can be avoided in the Stirling engine and these are power controlled as needed via the circulation rate. It would also be conceivable here to integrate a ceramic memory, for example, in which thermal energy can be temporarily stored at high temperatures. For the heat input between the heat source of the heat source and the heat exchanger of the Stirling engine, an intermediate blower or other device for circulating the medium in the intermediate circuit, which may be embodied in any embodiment, is proposed. The drive of the fan may be formed with a magnetic field permeable housing in which the rotor is formed with permanent or electromagnet which, the same polarity as the magnetic field is generated by the outer coils, whereby the rotor in the interior of the housing through the Magnetic fields should be centered and thus no storage of the rotor should be necessary. The force is transmitted to each other by repelling, Gleichgepolte magnetic fields. The same embodiment would also be conceivable in the reverse operation for a generator separated by the intermediate housing of the Stirling engine. Due to the increased in relation to the ambient pressure inside pressure a relatively higher amount of energy for the same surface, to be achieved at the same circulation rate, whereby the cross sections of the lines and heat exchangers should be chosen smaller and the energy required to circulate a medium in the intermediate circuit should be reduced.

[0013] Das Gehäuse der Stirlingmaschine wird vorzugsweise hermetisch geschlossen ausgeführt, wobei dieses beliebig ausgebildet sein kann. Zur Kraftübertragung des Arbeitskolbens können Taumelscheibentriebwerke, Schiefscheibentriebwerke, Rhombentriebwerke sowie herkömmliche Kurbeltriebwerke oder andere Arten von Antrieben eingesetzt werden. Als Arbeitsmedien können alle sich hierfür eignenden Medien eingesetzt werden. Etwaige Regeneratoren können beliebig in der Stirlingmaschine integriert sein. Die Wärmetauscher für die Energiezufuhr- als auch Energieabfuhr können in beliebiger Anordnung und Ausführung im System angeordnet sein. Die Dauer- bzw. Elektromagneten zur Steuerung des Verdrängers können beliebig angeordnet und ausgeführt sein.The housing of the Stirling engine is preferably designed to be hermetically closed, wherein this may be of any desired design. For power transmission of the working piston, swashplate engines, Schiefscheibentriebwerke, Rhombentriebwerke and conventional crank mechanisms or other types of drives can be used. As working media, all media suitable for this purpose can be used. Any regenerators may be arbitrarily integrated in the Stirling engine. The heat exchangers for the Energiezufuhr- as well as energy dissipation can be arranged in any arrangement and design in the system. The permanent or electromagnets for controlling the displacer can be arranged and configured as desired.

[0014] Besondere Vorteile der gegenständlichen Stirlingmaschine gegenüber herkömmlichen Stirlingmaschinen sind in den verringerten Reibungswiderständen, Pendelverlusten und Schadraumeffekten zu sehen. Zudem können die Probleme mit den Dichtungen, (Verschleiß, Durchlässigkeit, Reibungswiderstand usw.) wie sie zum Beispiel bei herkömmlichen Stirlingmaschinen mit einem mechanischen Antrieb des Verdrängers auftreten können vermieden werden. Durch die mechanisch gebundene Kraftübertragung des Arbeitskolbens über eine Kurbelwelle, Taumelscheibentriebwerk, Schiefscheibentriebwerk, Rhombentriebwerk und andere mechanische Verbindungen mit einer Antriebswelle zum Generator, kann eine hohe Kraftübertragung erreicht werden. In Verbindung mit einem Zwischenkreislauf soll eine gegenüber herkömmlichen Stirlingmaschinen genauere Leistungsregelung ermöglicht werden, da unter anderem mit der umgewälzten Menge des Mediums im Zwischenkreislauf auch die Leistung der Stirlingmaschine eingestellt werden können soll.Particular advantages of the subject Stirling engine compared to conventional Stirling engines can be seen in the reduced frictional resistance, pendulum losses and dead space effects. In addition, the problems with the seals (wear, permeability, frictional resistance, etc.) such as may occur in conventional Stirling machines with a mechanical drive of the displacer can be avoided. Due to the mechanically bound power transmission of the working piston via a crankshaft, swashplate engine, Schiefscheibentriebwerk, Rhombentriebwerk and other mechanical connections to a drive shaft to the generator, a high power transmission can be achieved. In conjunction with an intermediate circuit, a performance control which is more accurate than that of conventional Stirling engines is to be made possible, since, among other things, the power of the Stirling engine can also be adjusted with the circulated quantity of the medium in the intermediate circuit.

[0015] In Fig. 1 wird eine Stirlingmaschine mit einem Zwischenkreislauf beschrieben.In Fig. 1, a Stirling engine is described with an intermediate circuit.

[0016] In Fig. 2 wird eine beispielsweise Ausführungsformen der gegenständlichen Stirlingmaschine veranschaulicht.In Fig. 2, an example embodiments of the subject Stirling engine is illustrated.

[0017] Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Kreislauf wird über einen als Ringleitung ausgeführten Zwischenkreislauf 7, 3, 4, 8, mit einer verschließbaren Einfüllöffnung 19, die als Ventil, 3/7 österreichisches Patentamt AT 506 381 B1 2009-11-15 Füllventil, Schnellkupplung, Verschraubung usw. ausgeführt sein kann ein vorzugsweise verdichtetes, gasförmiges Medium umgewälzt. Die Einfüllöffnung 19 erfüllt hierbei den Zweck eine Druckerhöhung über dem Umgebungsdruck zu ermöglichen. Diese kann als Verschraubung nach dem Befüllen des Zwischenkreislaufes verschlossen werden oder als selbstschließendes Ventil ausgeführt sein. Die Vorrichtung zur Umwälzung eines Mediums in dem Zwischenkreislauf 3,4 ist vorzugsweise als Gebläse 18 ausgebildet. Hierzu befinden sich in einer der möglichen Ausführungsformen außerhalb und innerhalb eines Gehäuses Dauer- und/oder Elektromagneten 25 die sich gegenseitig anziehen oder abstoßen, wodurch die Kräfte von Außen über ein geschlossenes Gehäuse ohne Welle auf das Gebläse 18 übertragen werden können. Werden Magnete eingesetzt deren Polungen sich abstoßen, werden durch die Abstoßungskräfte an den innerhalb und außerhalb des Gehäuses liegenden Magnete diese in einer Drehbewegung voran getrieben, wobei diese in der beispielsweisen Ausführungsform als Stirnräder 25 entgegen der Kraft des Gebläses wirken. Werden Dauermagneten zur Kraftübertragung durch sich abstoßende Kräfte verwendet und diese in der selben axialen Drehrichtung übereinander angeordnet wird eine Zentrierung des oder der Innen- oder Außenläufer erreicht, wodurch die Lagerung entlastet, beziehungsweise an zumindest einer der außen- oder innenliegenden Wellen entfallen kann. Mit Hilfe des Zwischenkreislaufes 7, 3, 4, 8 mit einem darin befindlichen Medium mit einem zum Umgebungsdruck erhöhten Innendruck wird die thermische Energie im Kreislauf auf die Stirlingmaschine 9 übertragen, wodurch zum einen die Verschlackung am Wärmetauscher 10,11 der Stirlingmaschine 9 vermieden wird und zum anderen aufgrund des Innendruckes der Energieeintrag /m2 Wärmetauscheroberfläche bei gleicher Umwälzgeschwindigkeit erhöht werden können soll.In the illustrated in Fig. 1 cycle is via an executed as a loop intermediate circuit 7, 3, 4, 8, with a closable filling opening 19, which serves as a valve, 3/7 Austrian Patent Office AT 506 381 B1 2009-11-15 Be executed filling valve, quick coupling, screwing, etc., a preferably compressed, gaseous medium circulated. The filling opening 19 fulfills the purpose of allowing an increase in pressure above the ambient pressure. This can be closed as a screw connection after filling the intermediate circuit or be designed as a self-closing valve. The device for circulating a medium in the intermediate circuit 3,4 is preferably designed as a fan 18. For this purpose, in one of the possible embodiments outside and inside a housing permanent and / or electromagnet 25 which attract or repel each other, whereby the forces can be transmitted from the outside via a closed housing without shaft to the blower 18. If magnets are used whose poles repel each other, the repulsive forces on the magnets located inside and outside the housing drive them in a rotary motion, whereby in the exemplary embodiment they act as spur gears 25 against the force of the blower. If permanent magnets are used for power transmission by repulsive forces and these are arranged one above the other in the same axial direction of rotation, centering of the inner or outer rotor is achieved, whereby the bearing is relieved, or can be omitted on at least one of the outer or inner shafts. With the help of the intermediate circuit 7, 3, 4, 8 with a medium therein with an increased internal pressure to the ambient pressure, the thermal energy is transferred in the circuit to the Stirling engine 9, whereby on the one hand the slag on the heat exchanger 10,11 of the Stirling engine 9 is avoided and on the other hand, due to the internal pressure, the energy input / m2 heat exchanger surface should be able to be increased at the same circulation rate.

[0018] Fig. 2 veranschaulicht eine Stirlingmaschine 9 mit einem hermetisch geschlossenen Gehäuse, die mit einem geteilten Asynchrongenerator aufgebaut ist, dem sich der Läufer 22 im Inneren des Gehäuses der Stirlingmaschine 9 und die Wicklungen 23 außerhalb des Gehäuses der Stirlingmaschine 9 angebracht sind, wobei der Läufer 22 direkt mit der Kurbelwelle 26 verbunden sein kann, wodurch eine hohe Belastung bei einem weitgehenden Schwingungsund verwindungsfreien Betrieb ermöglicht werden soll. Die Lagerung der Welle 27 des Kurbeltriebes 26 erfolgt vorzugsweise über Lagerstellen 28 im Innengehäuse der Stirlingmaschine 9. Die Steuerung des Verdrängers 13 erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Dauermagneten 17 am Arbeitskolben 14 und Verdränger 13 durch die der Verdränger 13 durch die Anstoßungs- bzw. Anziehungskräfte von Dauermagneten 17 in die gewünschte Position in einer vorzugsweise Drehbewegung um seine Achse versetzt wird und/oder der Verdränger 13 über einen elektrischen, elektrohydraulischen, magnetischen Antrieb (15) gesteuert und angetrieben ist. Die Stirlingmaschine 9 ist vorzugsweise hermetisch geschlossen ausgeführt und kann mit einem Regenerator 12 beliebiger Ausführung ausgebildet sein. Bei der Stirlingmaschine (9) ist der Verdränger (13) vom Arbeitskolben (14), der die Energie mechanisch auf eine rotierende Welle (27) überträgt mechanisch entkoppelt und kann über einen elektrischen, elektrohydraulischen,magnetischen Antrieb (15), (17) gesteuert und angetrieben sein. Zusätzlich kann ein geschlossener als Ringleitung ausgeführter Zwischenkreislauf (7, 3, 4, 8) mit einer zur Komprimierung des Mediums verschließbare Öffnung (19) versehen sein, in welchem ein Medium umgewälzt wird, mit dem die thermische Energie auf die Stirlingmaschine (9) übertragen wird, wobei bei der gegenständlichen Erfindung ein durch das geschlossene Gehäuse der Stirlingmaschine (9) geteilter Asynchrongenerator angeordnet ist, bei dem der Läufer (22) im Inneren des Gehäuses der Stirlingmaschine (9) und die Wicklungen (23) außerhalb des Gehäuses der Stirlingmaschine (9) angeordnet sind. Der Arbeitskolben (14) ist bei der gegenständlichen Stirlingmaschine (9) vorzugsweise mit Steuermagneten (17) ausgebildet von denen ein Gegenmagnet (17) angezogen, bzw. abgestoßen wird und somit ein Verdränger (13) bewegt werden kann.Fig. 2 illustrates a Stirling engine 9 with a hermetically sealed housing, which is constructed with a divided asynchronous generator, the rotor 22 is mounted inside the housing of the Stirling engine 9 and the windings 23 outside the housing of the Stirling engine 9, wherein the rotor 22 may be connected directly to the crankshaft 26, whereby a high load is to be made possible in a largely Schwingungsund warp-free operation. The bearing of the shaft 27 of the crank mechanism 26 is preferably via bearings 28 in the inner housing of the Stirling engine 9. The control of the displacer 13 is preferably carried out by means of permanent magnets 17 on the piston 14 and displacer 13 by the displacer 13 by the Anstoßungs- or attraction forces of Permanent magnet 17 is placed in the desired position in a preferably rotational movement about its axis and / or the displacer 13 is controlled and driven by an electric, electro-hydraulic, magnetic drive (15). The Stirling engine 9 is preferably designed hermetically closed and may be formed with a regenerator 12 of any design. In the Stirling engine (9), the displacer (13) is mechanically decoupled from the working piston (14) which mechanically transfers the energy to a rotating shaft (27) and can be controlled by an electric, electrohydraulic, magnetic drive (15), (17) and be driven. In addition, a closed intermediate circuit (7, 3, 4, 8) designed as a ring line can be provided with an opening (19) which can be closed to compress the medium and in which a medium is circulated, with which the thermal energy is transferred to the Stirling engine (9) in the subject invention a through the closed housing of the Stirling engine (9) divided asynchronous generator is arranged, in which the rotor (22) inside the housing of the Stirling engine (9) and the windings (23) outside the housing of the Stirling engine ( 9) are arranged. The working piston (14) is preferably formed in the subject Stirling engine (9) with control magnets (17) of which a counter-magnet (17) is attracted or repelled and thus a displacer (13) can be moved.

[0019] Der Einsatzbereich der gegenständlichen Stirlingmaschine reicht von Wärmekraftkopplungen für Biomasse, Solarenergie, fossile Biomasse bis hin zur allgemeinen Antriebstechnik, sowie für den Einsatz als Kühlaggregat und oder Wärmepumpe. 4/7The application of the subject Stirling engine ranges from thermal power linkages for biomass, solar energy, fossil biomass to general drive technology, as well as for use as a cooling unit and or heat pump. 4.7

Claims

Austrian Patent Office AT 506 381 B1 2009-11-15 1. Stirling machine in which, the displacer (13) from the working piston (14) which mechanically transfers energy to a rotating shaft (27) is mechanically decoupled and via an electric, electro-hydraulic, magnetic drive (15), (17) is controlled and driven and a closed designed as a ring line intermediate circuit (7,3,4,8) is provided with a closable for compressing the medium opening (19), in which a medium is circulated, with which the thermal energy is transferred to the Stirling engine (9), characterized in that an asynchronous generator divided by the closed housing of the Stirling engine (9) is arranged, in which the rotor (22) inside the housing of the Stirling engine (9) and the windings (23) are arranged outside the housing of the Stirling engine (9).

2. Stirling engine according to claim 1, characterized in that the working piston (14) of the Stirling engine (9) by control magnets (17) a counter-magnet (17) is attracted or repelled and the displacer (13) moves. For this 2 sheets drawings 5/7