DE102008042828B4

DE102008042828B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses

Info

Publication number: DE102008042828B4
Application number: DE102008042828A
Authority: DE
Inventors: Michael Deichsel; Klaus Ramming
Original assignee: AGO GmbH Energie und Anlagen
Current assignee: AGO GmbH Energie und Anlagen
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: WO2010043469A1; DE102008042828A1; EP2334923A1; US20110203267A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses, bei dem ein Arbeitsmedium im Wesentlichen isotherm verdichtet, anschließend isochor erhitzt, danach isotherm entspannt und schließlich isochor abgekühlt wird, wodurch der Kreisprozess geschlossen wird oder bei dem der Stirling-Kreisprozess in entgegengesetzte Richtung abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die isotherme Verdichtung mit Hilfe eines Flüssigkeitskolben-Verdichters (2, 2.1, 2.2) und/oder die isotherme Entspannung mit Hilfe eines Flüssigkeitskolben-Entspanners (3, 3.1, 3.2) erfolgt.

Description

Einleitung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses, bei dem ein Arbeitsmedium jeweils im Wesentlichen isotherm verdichtet, anschließend isochor erhitzt, danach isotherm entspannt und schließlich isochor abgekühlt wird, wodurch der Kreisprozess geschlossen wird.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines Stirling-Prozesses, mit einem Verdichter zum im Wesentlichen isothermen Verdichten eines Arbeitsmediums unter Wärmeabgabe, einem Wärmeübertrager, mittels dessen auf das verdichtete Arbeitsmedium Wärme im Wesentlichen isochor übertragbar ist, einem Entspanner zum im Wesentlichen isothermen Entspannen des Arbeitsmediums unter Wärmeaufnahme, wobei von dem entspannten Arbeitsmedium in dem Wärmeübertrager Wärme auf das verdichtete Arbeitsmedium übertragbar ist und wobei das abgekühlte Arbeitsmedium anschließend wieder dem Verdichter zuführbar ist.
Stand der Technik
Der Stirling-Prozess und Vorrichtungen zur Durchführung des Stirling-Prozesses zählen seit geraumer Zeit zum allgemein bekannten Stand der Technik. Der Stirling-Prozess ist einer der Kreisprozesse, bei denen bei einem rechtslaufenden Kraftmaschinenprozess der Wirkungsgrad eines rechtslaufenden Carnot-Prozesses bzw. bei linkslaufenden Stirling-Prozess (Wärmepumpe, Kältemaschine) die Leistungszahl eines linkslaufenden Carnot-Prozesses erreicht werden kann. Aufgrund vielfältiger Restriktionen bei der praktischen Durchführung des Verfahrens sowie maschinenbaulichen und materialtechnischen Beschränkungen ist der tatsächlich erreichte Wirkungsgrad bzw. die tatsächlich erreichte Leistungszahl stets schlechter als theoretisch möglich.
Unter den vorstehend verwendeten Formulierungen einer ”im Wesentlichen” isothermen Verdichtung bzw. Entspannung sowie ”im Wesentlichen” isochoren Erhitzung bzw. Abkühlung sollen daher auch solche Zustandsänderungen verstanden werden, die vom thermodynamischen Idealprozess bedingt durch praktische Restriktionen abweichen, die jedoch den isothermen bzw. isochoren Zustandsänderungen zumindest angenähert sind.
Ein Nachteil bei den typischerweise mit Hilfe von Kolbenverdichtern oder Kolbenentspannern durchgeführten Stirling-Kreisprozessen besteht in dem vergleichsweise schlechten Wärmeübergang von dem Arbeitsmedium an ein dieses umgebendes oder mit diesem in Kontakt stehendes Umgebungsmedium. In der Praxis verlaufen daher sowohl der Verdichtungsvorgang als auch der Entspannungsvorgang vergleichsweise weit von der idealisierten isothermen Zustandsänderung entfernt. Hierunter leidet der Wirkungsgrad beim Kraftmaschinenprozess bzw. die Leistungszahl beim Kältemaschinen- bzw. Wärmepumpenprozess.
Aus der US 2008/0072597 A1 ist ein Flüssigkeitskolbenmotor bekannt, bei dem eine elektrisch oder elektronisch leitfähige Flüssigkeit verwendet wird. Der bekannte Motor umfasst einen ersten ”heißen” Zylinder, in dessen oberen Abschnitt einem Gas von einer externen Wärmequelle Wärme zugeführt wird. Das Gas befindet sich oberhalb des Spiegels eines Flüssigkeitskolbens, dessen Flüssigkeit elektrisch bzw. elektronisch leitfähig ist. Ein weiterer Zylinder wird als ”kalter” Zylinder bezeichnet und in diesen befindet sich das Gas gleichfalls oberhalb des Spiegels eines Flüssigkeitskolbens, der von demselben Fluid wie in dem heißen Zylinder gebildet wird. Über eine jeweils an der Oberseite der beiden Zylinder abgehende Verbindungsleitung kann zwischen dem heißen und dem kalten Zylinder ein Gasaustausch stattfinden. Über eine an der jeweiligen Unterseite der beiden Zylinder abgehende weitere Verbindungsleitung kann die Flüssigkeit von dem heißen in den kalten Zylinder oder umgekehrt gepumpt werden. Von der oberen Verbindungsleitung für das Gas zweigt eine Abzweigleitung ab, die zu einem Generator geführt ist, der in einer Art Siffon platziert ist und in dem sich eine elektrisch oder elektronisch leitfähige Flüssigkeit befindet. Ist der heiße Zylinder überwiegend mit Gas gefüllt und wird dieses mittels der Wärmequelle erhitzt, so kommt es zu einer Ausdehnung und das Gas beaufschlagt über die Abzweigleitung den Flüssigkeitsspiegel auf einer Seite des magneto-hydrodynamischen Generators, wodurch dieser aus Arbeit elektrische Energie erzeugt. Nach Ende der Expansion wird das heiße Gas durch Füllen des heißen Zylinders mit dem Fluid unter Verwendung der magneto-hydrodynamischen Pumpe in den kalten Zylinder überführt, wobei es in Folge der Abkühlung zu einer Volumenabnahme kommt und auch die leitfähige Flüssigkeit in den magneto-hydrodynamischen Generator zurückströmen kann. Nach anschließender Füllung des heißen Zylinders mit kaltem Gas und Aktivierung der Wärmequelle kann der Vorgang erneut beginnen.
Der bekannte Motor weist den Vorteil auf, dass keinerlei mechanisch bewegte Teile, wie Ventile, Klappen o. ä. erforderlich sind, woraus ein geringer Wartungsbedarf und eine hohe Lebensdauer resultieren sollen. Das gasförmige Arbeitsmedium wird jedoch bei dem bekannten Prozess nicht im Kreislauf geführt, sondern oszilliert zwischen den beiden Zylindern hin und her und besitzt zur Nutzbarmachung der Expansionsarbeit einen offenen Leitungsstrang für den Generator, der an seinem freien Ende zur Atmosphäre hin geöffnet ist.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens derart weiterzuentwickeln, dass der Wirkungsgrad des Kraftmaschinenprozesses bzw. die Leistungszahl des Kältemaschinen- bzw. Wärmepumpenprozesses gesteigert wird.
Lösung
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird die zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die isotherme Verdichtung mit Hilfe eines Flüssigkeitskolben-Verdichters und/oder die isotherme Entspannung mit Hilfe eines Flüssigkeitskolben-Entspanners erfolgt.
Flüssigkeitskolben bieten gegenüber Kolben in Form fester, starrer Bauteile mit exakt definierter Geometrie den Vorteil, dass die Zylinder, in denen der Verdichtungs- bzw. Entspannungsvorgang abläuft, eine beliebige Geometrie besitzen können, da sich der Flüssigkeitskolben stets selbsttätig anpasst und dabei eine absolute Dichtheit des Arbeitsraums gewärhleistet. Es können daher Zylinder mit einem sehr guten Oberflächen-Volumen-Verhältnis realisiert werden, die bei klassischen Kolben mit fester Geometrie ausgeschlossen sind, da die Abdichtungsproblematik in diesem Falle nicht beherrschbar wäre. So kann beispielsweise der Zylinder von einem Wärmetauscherbündel durchsetzt sein, so dass sich sehr große Oberflächen für einen Wärmeübergang zwischen dem Arbeitsmedium und einem zweiten Medium ergeben. Je besser der Wärmeübergang von dem Arbeitsmedium auf ein anderes Medium ist, desto besser kann sowohl bei der Verdichtung als auch bei der Entspannung eine isotherme Zustandsänderung erreicht werden. Je mehr aber eine ideale isotherme Zustandsänderung realisiert wird, desto mehr nähert sich der Wirkungsgrad bzw. die Leistungszahl des Prozesses auch den im entsprechenden Carnot-Prozess möglichen Werten an. Im Ergebnis lässt sich somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine deutlich verbesserte Energieeffizienz sowohl beim rechtslaufenden als auch beim linkslaufenden Stirling-Kreisprozess erzielen.
Das den Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitskolben-Verdichters bildenden Hydraulikfluid, das mit dem Arbeitsmedium unter keinen Umständen mischbar sein darf, wird von einer Hydraulikpumpe unter Zufuhr von Arbeit gepumpt. Entsprechend wird ein den Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitskolben-Entspanners bildendes Hydraulikfluid von einem Hydraulikmotor unter Arbeitsleistung entspannt. Typischerweise wirken sowohl der Flüssigkeitskolben-Verdichter als auch der Flüssigkeitskolben-Entspanner auf denselben Hydraulikfluid-Kreislauf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wirkt das aus dem Flüssigkeitskolben-Entspanner austretende Hydraulikfluid wahlweise entweder auf den Flüssigkeitskolben-Verdichter und/oder auf einen Hydraulikmotor und/oder es kann in einem Druckbehälter gespeichert werden, von dem aus entweder der Flüssigkeitskolben-Verdichter und/oder der Hydraulikmotor mit Hydraulikfluid beaufschlagbar ist.
Um Phasenverschiebungen zwischen dem Entspannungsprozess und dem Verdichtungsprozess zeitlich ausgleichen zu können, kann ein regenerativer Wärmeübertrager verwendet werden, mit dem Wärme von dem Arbeitsmedium nach seiner isothermen Verdichtung isochor auf das Arbeitsmedium insbesondere desselben Arbeitsmedium-Kreislaufs übertragen wird, bevor dieses isotherm entspannt wird. Falls keine Phasenverschiebungen auszugleichen sind, kann auch ein rekuperativer Wärmeübertrager verwendet werden und eine Wärmeübertragung auf ein Arbeitsmedium eines anderen Kreislaufs stattfinden.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das Arbeitsmedium in zwei stofflich voneinander getrennten Kreisläufen mit jeweils einem Flüssigkeitskolben-Verdichter und einem Flüssigkeitskolben-Entspanner geführt wird und dass in einem ersten Wärmeübertrager Wärme isochor von dem den Flüssigkeitskolben-Entspanner des ersten Kreislaufs verlassenden Arbeitsmedium auf das den Flüssigkeitskolben-Verdichter des zweiten Kreislaufs verlassende Arbeitsmedium und in einem zweiten Wärmeübertrager isochor von dem den Flüssigkeitskolben-Entspanner des zweiten Kreislaufs verlassenden Arbeitsmedium auf das den Flüssigkeitskolben-Verdichter des ersten Kreislaufs verlassende Arbeitsmedium übertragen wird, wobei die Kreisprozesse in den beiden Kreisläufen um eine halbe Phase relativ zueinander phasenverschoben ablaufen. Die Hydraulikkreisläufe können getrennt, aber auch gekoppelt realisiert werden.
Um einen hohen Wirkungsgrad bzw. in Kältemaschinen-/Wärmepumpenprozess eine hohe Leistungszahl zu erzielen, ist es sinnvoll, das Temperaturniveau der oberen (isothermen) Verdichtung oder Entspannung möglichst hoch zu wählen. Um in diesem Falle Probleme mit der thermischen Stabilität des Hydraulikfluids zu vermeiden, ist es sinnvoll, dass zwei sowohl hinsichtlich ihrer Arbeitsmedien als auch ihrer Hydraulikfluide stofflich voneinander getrennte Stirling Kreisprozesse durchgeführt werden, wobei das untere Temperaturniveau eines Hochtemperaturprozesses mit dem oberen Temperaturniveau eines Niedertemperaturprozesses übereinstimmt und die beim isothermen Verdichten des Arbeitsmediums des Hochtemperaturprozesses abgegebene Wärme von dem Arbeitsmedium des Niedertemperaturprozesses bei dessen isothermer Entspannung aufgenommen wird. Im Falle eines linkslaufenden Kältemaschinen-/Wärmepumpenprozesses wird die beim isothermen Entspannen des Arbeitsmediums des Hochtemperaturprozesses aufgenommene Wärme von dem Arbeitsmedium des Niedertemperaturprozesses bei dessen isothermer Verdichtung abgegeben. Als Hydraulikmedium für den Hochtemperaturprozess kann insbesondere ein flüssiges Metall verwendet werden, wohingegen beim Niedertemperaturprozess typischerweise Mineralöle zur Anwendung kommen.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die zugrunde liegende Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verdichter ein Flüssigkeitskolben-Verdichter und/oder der Entspanner ein Flüssigkeitskolben-Entspanner ist. Hierdurch lässt sich die Energieeffizienz des Prozesses durch Optimierung des Wärmeübergangs in Verbindung mit den entsprechend großflächig gestalteten Zylindern des Verdichters bzw. des Entspanners optimieren.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein von dem Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitskolben-Verdichters und/oder des Flüssigkeitskolben-Entspanners betreibbarer Hydraulikkreislauf vorgesehen, der einen Hydraulikmotor und/oder eine Hydraulikpumpe und/oder einen Behälter, insbesondere einen Druckbehälter aufweist. Darüber hinaus kann ein regenerativer oder rekuperativer Wärmeübertrager verwendet werden, mittels dessen Wärme von dem Arbeitsmedium nach seiner isothermen Entspannung auf das Ar beitsmedium nach seiner isothermen Verdichtung übertragbar ist. Im Kältemaschinen-/Wärmepumpenprozess sind die Verhältnisse entsprechend umgekehrt.
Eine Weiterentwicklung in vorrichtungstechnischer Hinsicht besteht in der Verwendung von zwei Flüssigkeitskolben-Verdichtern und zwei Flüssigkeitskolben-Entspannern, wobei jeweils ein Flüssigkeitskolben-Verdichter und ein Flüssigkeitskolben-Entspanner in einen eigenständigen Arbeitsmedium-Kreislauf eingebunden sind und ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Arbeitsmedien-Kreisläufen mittels mindestens eines in beide Kreisläufe eingebundenen Wärmeübertragers erfolgt.
Bei der vorgenannten Schaltungsvariante ist es gleichfalls möglich, dass der Wärmeübertrager von dem Flüssigkeitskolben-Verdichter des ersten Arbeitsmedium-Kreislaufs gemeinsam mit dem Flüssigkeitskolben-Entspanner des zweiten Arbeitsmedium-Kreislaufs gebildet wird, wobei der vorgenannte Flüssigkeitskolben-Verdichter und Flüssigkeitskolben-Entspanner gemeinsame Wärmetauscherflächen aufweisen, so dass bei Entspannung des Arbeitsmediums in dem ersten Arbeitsmedium-Kreislauf eine Verdichtung des Arbeitsmediums in dem zweiten Arbeitsmedium-Kreislauf und zwar unter entsprechendem Wärmetausch zwischen den beiden Arbeitsmedium-Kreisläufen stattfindet.
Schließlich ist nach der Erfindung noch vorgesehen, eine Vorrichtung mit acht Zylindern zu realisieren, d. h. eine Vorrichtung mit vier Flüssigkeitskolben-Verdichtern und vier Flüssigkeitskolben-Entspannern, wovon vier Gruppen aus jeweils einem Flüssigkeitskolben-Verdichter und einem Flüssigkeitskolben-Entspanner jeweils einen selbständigen Arbeitsmedium-Kreislauf aufweisen, wobei Hydraulikfluid sämtlicher vier Flüssigkeitskolben-Verdichter und vier Flüssigkeitskolben-Entspanner in einem gemeinsamen Kreislauf mit einem einzigen Hydraulikmotor oder einer einzigen Hydraulikpumpe geführt ist und die Stirling-Prozesse in den vier Arbeitsmedium-Kreisläufen um eine viertel Phase relativ zueinander phasenverschoben ablaufen.
Ausführungsbeispiel
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung werden nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt
1: einen idealisierten und einen realen Stirling-Prozess unter Verwendung eines Kolbenverdichters und eines Kolbenentspanners im p-v-Diagramm,
2: wie 1 jedoch im T-s-Diagramm,
3: wie 1 jedoch unter Verwendung eines Flüssigkeitskolben-Verdichters und eines Flüssigkeitskolben-Entspanners,
4: wie 2 jedoch unter Verwendung eines Flüssigkeitskolben-Verdichters und eines Flüssigkeitskolben-Entspanners,
5: ein schematisches Anlagenschaubild mit einem Flüssigkeitskolben-Verdichter und einem Flüssigkeitskolben-Entspanners,
6: ein schematisches Anlagenschaubild mit zwei Flüssigkeitskolben-Verdichtern und zwei Flüssigkeitskolben-Entspannern und zwei getrennten Arbeitsmedium-Kreisläufen,
7: ein schematisches Anlagenschaubild mit zwei Flüssigkeitskolben-Entspannern und zwei Flüssigkeitskolben-Verdichtern und zwei getrennten Arbeitsmedium-Kreisläufen, jedoch mit einem Wärmeübergang zwischen den beiden Kreisläufen im Bereich eines kombinierten Flüssigkeitskolben-Verdichters/Flüssigkeitskolben-Entspanners,
8: einen zweistufigen Stirling-Kreisprozess entsprechend dem Anlagenschaubild gemäß 7 in einem T-s-Diagramm und
9: ein schematisches Anlagenschaubild mit vier Flüssigkeitskolben-Entspannern und vier Flüssigkeitskoben-Verdichtern
Ein in 1 und 2 in einem p-v-Diagramm bzw. einem T-s-Diagramm dargestellter idealisierter Stirling-Prozess beginnt ausgehend von Punkt I mit einer isothermen Verdichtung auf niedrigem Temperaturniveau, bis Punkt II erreicht wird. Davon ausgehend findet eine isochore Erhitzung bis zum Punkt III statt, von wo aus das Arbeitsmedium wieder isotherm auf einem hohen Temperaturniveau entspannt wird. Von dem Endpunkt IV der Entspannung findet eine isochore Abkühlung bis zum Ausgangspunkt I statt. Der höchste Druck (vgl. 1) wird da bei im Punkt am Ende der isochoren Erhitzung erreicht und der niedrigste Druck in Punkt I am Ende der isochoren Entspannung.
Bei einem Wärmepumpen-/Kraftmaschinenprozess läuft derselbe Prozess in entgegen gesetzter Richtung ab (linkslaufender Stirling-Prozess), im Ergebnis wird dann mechanische Arbeit zugeführt, wohingegen beim Kraftmaschinenprozess mechanische Arbeit gewonnen wird.
In den 1 und 2 ist ein realer Stirlingprozess mit strich-punktierten Linien eingetragen, wie er sich unter Verwendung klassischer Kolbenverdichter und Kolbenentspanner darstellt. Erkennbar sind die ”Ecken” des idealen Prozesses, wo die unterschiedlichen Zustandsänderungen scharf voneinander abgegrenzt sind, in Realität nicht vorhanden. Vielmehr liegt eine gerundete Kurve/Linie vor, da die Zustandsänderungen weder ideal isotherm noch ideal isochor ablaufen. Unter den Abweichungen von dem idealisierten Prozess leidet sowohl der Wirkungsgrad beim Kraftmaschinenprozess als auch die Leistungszahl beim Wärmepumpen-/Kältemaschinenprozess.
5 zeigt nun ein schematisches Anlagenschaubild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die einen Flüssigkeitskolben-Verdichter 2 und einen Flüssigkeitskolben-Entspanner 3 aufweist und somit auf die im Stand der Technik üblichen Kolbenaggregate verzichtet. Der Flüssigkeitskolben-Verdichter 2 weist einen Zylinder 4 auf, in dessen unterem Bereich sich ein Hydraulikfluid 5 befindet, das einen Spiegel 6 in einem Innenraum 7 des Zylinders 4 bildet. In dem Innenraum 7 befindet sich darüber hinaus ein Rohrbündel 8 eines Wärmetauschers, das von einem Wärmeträgermedium durchströmt wird. Das Wärmeträgermedium strömt durch eine Zulaufleitung 9 und eine Ablaufleitung 10 sowohl durch das Rohrbündel 8 als auch durch einen in einem Doppelmantel gebildeten Hohlraum 11, der den Innenraum 7 des Zylinders 4 umgibt.
Während des Verdichtungstakts in dem Flüssigkeitskolben-Verdichter 2 wird das Hydraulikfluid 5 unter dem erforderlichen Druck in den Innenraum 7 des Zylinders 4 gepumpt. Das Hydraulikfluid wird hierzu in der erforderlichen Menge einem Druckbehälter 12 entnommen und über ein motorisch betätigtes Ventil 13 und eine Leitung 14 in den Innenraum 7 des Zylinders 4 geleitet.
Nach der Verdichtung des Arbeitsmediums in dem Flüssigkeitskolben-Verdichter 2 wird ein Ventil 15 in einer Leitung 16 geöffnet, woraufhin das Arbeitsmedium in einen Wärmeübertrager 17 einströmt. Dort wird das Arbeitsmedium bei geschlossenem Ventil 18, dass sich in einer Leitung 19 befindet, isochor erwärmt. Nach Öffnen des Ventils 18 strömt das Arbeitsmedium in den Flüssigkeitskolben-Entspanner 3, in dem unter Absenkung des dortigen Spiegels 6 des Hydraulikfluids eine isotherme Entspannung stattfindet. Dabei wird über ein Rohrbündel 20 und einen Hohlraum 21 in Form eines Doppelmantels um den Zylinder 22 über ein Wärmeträgermedium Wärme auf das Arbeitsmedium übertragen.
Das aus dem Zylinder 22 des Flüssigkeitskoben-Entspanners 3 mit hohem Druck verdrängte Hydraulikfluid strömt über eine Leitung 23 und das Ventil 13 in einen Hydraulikmotor 24, der einen Generator 25 zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt. Das Hydraulikfluid strömt sodann über ein weiteres Ventil 26 und eine Leitung 27 in den Druckbehälter 12 oder über eine Leitung 28 in den Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.
Nach der isothermen Entspannung des Arbeitsmediums öffnet ein in einer Leitung 29 befindliches Ventil 30, woraufhin das Arbeitsmedium in den Wärmeübertrager 17 einströmt, von wo es isochor Wärme auf das vom Flüssigkeitskolben-Verdichter 2 zum Flüssigkeitskolben-Entspanner 3 strömende Arbeitsmedium abgibt.
Der Kreisprozess wird geschlossen, indem ein Ventil 31 geöffnet wird und das abgekühlte Arbeitsmedium wieder in den Flüssigkeitskolbenverdichter 2 einströmt, in dem sich der Spiegel 6 des Hydraulikfluids in seinem unteren Totpunkt befindet, so dass nach Schließen des Ventils 31 ein neuer Verdichtungstakt beginnen kann.
Aufgrund der Phasenverschiebung der Durchströmung des Wärmeübertragers 17 ist dieser in regenerativer Bauart auszuführen. Zum Ausgleich der zyklischen Schwankungen der Beaufschlagung des Hydraulikmotors 24 sowie des damit gekoppelten Generators 25, befindet sich auf der gemeinsamen Welle der beiden vorgenannten Aggregate eine Schwungscheibe 32, deren große Masse die Drehbewegung des Generators 25 in hinreichendem Maß vergleichmäßigt. Auch steht auf diese Weise stets genug Energie zur Verfügung, um beim Verdichtungstakt Hydraulikfluid in den Flüssigkeitskolben-Verdichter zu pumpen.
Durch die Verwendung des Flüssigkeitskolben-Verdichters 2 und der des Flüssigkeitskoben-Entspanners 3 sind die darin stattfindenden Zustandsänderungen den Isothermen des Stirling-Prozesses sehr gut angenähert. Dies wird in den 3 und 4 veranschaulicht, aus denen ersichtlich ist, dass im Gegensatz zu den Verläufen gemäß den 1 und 2 die Zustandsänderungen bei der Verdichtung und Entspannung mit wesentlich kleineren Temperaturänderungen ablaufen. Lediglich am Ende der Verdichtung ergeben sich im Bereich V nennenswerte ungewollte Temperaturerhöhungen. Gleichermaßen findet am Beginn der Entspannung im Bereich E eine nichtgewollte Temperaturabsenkung im Vergleich mit der isothermen Zustandsänderung statt.
Bei der eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellenden Vorrichtung 41 gemäß 6 sind zwei Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.1 und 2.2 sowie zwei Flüssigkeitskolben-Entspanner 3.1 und 3.2 vorhanden. Es existieren zwei stofflich voneinander getrennte Kreisläufe des Arbeitsmediums, in die jeweils zwei Wärmeübertrager 42 und 43 eingebunden sind.
Im ersten Kreislauf strömt das Arbeitsmedium nach seiner Verdichtung im Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.1 über eine Leitung 44 zum Wärmeübertrager 43, wo es Wärme aufnimmt, um sodann über eine Leitung 45 in den Flüssigkeitskolben-Entspanner 3.1 zu gelangen. Von dort aus strömt es nach seiner Entspannung über die Leitung 46 zu dem Wärmeübertrager 42, in dem es Wärme abgibt. Anschließend gelangt das Fluid über eine Leitung 47 wieder zurück in den Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.1.
Im zweiten Kreislauf strömt das Arbeitsmedium nach seiner Verdichtung im Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.2 über eine Leitung 48 zu dem Wärmeübertrager 42, wo es Wärme aufnimmt, um sodann über eine Leitung 49 zum Flüssigkeitskolben-Entspanner 3.2 zu gelangen. Letzteren verlässt das Arbeitsmedium nach seiner Entspannung über eine Leitung 50 in Richtung des Wärmeübertragers 43, von dem aus es nach Wärmeabgabe über eine Leitung 51 schließlich wieder in den Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.2 gelangt.
Durch die Trennung in zwei Kreisläufe können beide Wärmeübertrager, die jeweils vom Arbeitsmedium beider Kreisläufe durchströmt werden, zeitgleich beaufschlagt werden, so dass einfache rekuperative Wärmeübertrager verwendbar sind.
7 zeigt schließlich noch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Vorrichtung 61 mit wiederum jeweils zwei Flüssigkeitskolben-Verdichtern 2.1 und 2.2 sowie zwei Flüssigkeitskolben-Entspannern 3.1 und 3.2 versehen ist. Wie bei der Ausführungsform gemäß 6 sind die beiden Kreisläufe des Arbeitsmediums stofflich voneinander getrennt. Die Temperaturniveaus in den beiden Kreisläufen sind jedoch unterschiedlich und zwar stimmt das obere Temperaturniveau des Niedertemperaturkreislaufs NT mit dem unteren Temperaturniveau des Hochtemperaturkreislaufs HT überein. Der Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.1 des Hochtemperaturkreislaufs HT ist mit dem Flüssigkeitskolben-Entspanner 3.2 des Niedertemperaturkreislaufs NT thermisch derart gekoppelt, dass die bei der Verdichtung im Hochtemperaturkreislauf HT abgegebene Wärme bei der Expansion in dem Niedertemperaturkreislauf NT aufgenommen wird. Der Flüssigkeitskolben-Verdichter 2.1 des Hochtemperaturkreislaufs HT bildet somit die Wärmequelle für die Wärmesenke in Form des Flüssigkeitskolben-Entspanners 3.2 im Niedertemperaturkreislauf NT.
Aufgrund des unterschiedlichen Temperaturniveaus in den beiden Arbeitsmedien-Kreisläufen, sollten auch die Hydraulikkreisläufe stofflich voneinander getrennt sein, und zwar bietet sich für den Hochtemperaturkreislauf HT die Wahl eines flüssigen Metalls als Hydraulikfluid an, wohingegen im Niedertemperaturkreislauf NT typischerweise mineralische Öle benutzt werden können.
Auf diese Weise wird verhindert, dass durch die Hydraulikflüssigkeit eine Temperaturverschiebung zwischen dem Hoch und Niedertemperaturzylindern auftritt. Dies würde die Temperaturverläufe bei der Verdichtung und Expansion negativ beeinflussen, wodurch sich ein niedriger Wirkungsgrad ergeben würde.
Die zwei kombinierten Hydraulikmotoren bzw. Hydraulikpumpen 52.1, 52.2 wirken dabei auf getrennte Wellen 53.1, 53.2 mit jeweils einem Generator 54.1, 54.2 und einer Schwungscheibe 56.1, 56.2.
Jeder Hydraulikkreis besitzt einen eigenen Behälter 55.1, 55.2. Soll die in 7 als Kraftmaschine dargestellte Vorrichtung 61 als Wärmepumpe/Kältemaschine betrieben werden, so sind anstelle der Generatoren 54.1, 54.2 Elektromotoren zu verwenden, deren Drehrichtung umzukehren ist, wodurch die Stoffströme sowohl in den Hydraulik – als auch der Arbeitsmedium-Kreisläufen ebenfalls entgegengesetzt verlaufen.
In 8 ist ein T-s-Diagramm für den in der Vorrichtung 61 gemäß 7 ablaufenden Prozess dargestellt. Im Hochtemperaturkreislauf HT wird das dortige Arbeitsmedium ausgehend von Punkt I_H zu II_H isotherm verdichtet, anschließend zum Punkt III_H isochor erhitzt, danach zu Punkt IV_H isotherm entspannt und schließlich zurück zu Punkt I_h isochor abgekühlt.
Demgegenüber wird das Arbeitsmedium im Niedertemperaturkreislauf NT ausgehend von Punkt I_N zu Punkt II_N isotherm verdichtet, anschließend zum Punkt III_N (= II_H) isochor erhitzt. Von Punkt III_N erfolgt zu Punkt IV_N (= I_H) eine isotherme Entspannung entlang der selben Linie I_H-II_H, die die isotherme Verdichtung des Hochtemperaturkreislaufs HT darstellte. Die bei der Verdichtung im Hochtemperaturkreislauf HT abgegebene Wärme wird somit bei der im Niedertemperaturkreislauf NT stattfindenden isothermen Entspannung aufgenommen.
Schließlich zeigt 9 noch ein schematisches Anlagenschaubild einer Vorrichtung 81 mit vier Flüssigkeitskolben-Verdichtern 82.1, 82.2, 82.3, 82.4 und vier Flüssigkeitskolben-Entspannern 83.1, 83.2, 83.3, 83.4. Insgesamt werden von jeweils einem Flüssigkeitskolben-Verdichter 82.1, 82.2, 82.3, 82.4 und einem Flüssigkeitskolben-Entspanner 83.1, 83.2, 83.3, 83.4 somit vier separate Kreisläufe des Arbeitsmediums gebildet, in denen jeweils ein separater Stirling-Prozess abläuft. Die vier auf Seiten des Arbeitsmediums unabhängigen Prozesse sind so phasenverschoben, dass in jedem Takt jeder Prozessschritt einmal durchlaufen wird. Es ist aus diesem Grund auf der hydraulischen Seite der Vorrichtung 81 weder ein (Druck-)Behälter noch ein Schwungrad notwendig und es können einfache rekuperative Wärmeübertrager 84.1, 84.2, 84.3, 84.4 verwendet werden.
Dabei findet in dem Wärmeübertrager 84.1 ein Wärmeaustausch zwischen den Arbeitsmedien des Kreislaufs der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.1, 83.1 und der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.3, 83.3 statt, im Wärmeübertrager 84.2 zwischen den Kreisläufen der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.2, 83.2 und der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.4, 83.4, in dem Wärmeübertrager 84.3 zwischen den Kreisläufen der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.1, 83.1 und der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.3, 83.3 sowie dem Wärmeübertrager 84.4 zwischen den Kreisläufen der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.2, 83.2 und der Flüssigkeitskolben-Verdichter/-Entspanner 82.4, 83.4.
In hydraulischer Hinsicht sind die Hydraulikkreisläufe der vier Flüssigkeitskolben-Verdichter 82.1, 82.2, 82.3, 82.4 einerseits und der vier Flüssigkeitskolben-Entspanner 83.1, 83.2, 83.3, 83.4 andererseits stofflich voneinander getrennt, so dass unterschiedliche Hydraulikmedien bedarfsweise gewählt werden können. In jedem Fall wird durch diese hydraulische Trennung eine Temperaturverschleppung zwischen den auf höherem Temperaturniveau arbeitenden Flüssigkeitskolben-Entspannern 83.1, 83.2, 83.3, 83.4 und den auf niedrigerem Temperaturniveau arbeitenden Flüssigkeitskolben-Verdichtern 82.1, 82.2, 82.3, 82.4 vermieden.
Die Ansteuerung der vier Flüssigkeitskolben-Verdichter 82.1, 82.2, 82.3, 82.4 sowie der vier Flüssigkeitskolben-Entspanner 83.1, 83.2, 83.3, 83.4 erfolgt über jeweils einen hydraulischen Steuerblock 57 auf der Niedertemperaturseite und 58 auf der Hochtemperaturseite. Das Hydraulikmedium im Hochtemperaturkreislauf wirkt über zwei Hydraulikmotoren 59, 60 auf eine Welle, auf der auch zwei Hydraulikpumpen 62, 63 angeordnet sind, die über den hydraulischen Steuerblock 57 die Flüssigkeitskolben-Verdichter 82.1, 82.2, 82.3, 82.4 mit dem Hydraulikfluid des Niedertemperaturkreislaufs versorgen. Auf der gemeinsamen Welle der beiden Hydraulikpumpen 62, 63 sowie der beiden Hydraulikmotoren 59, 60 befindet sich auch ein Generator 64, der im Falle der Verwendung der Vorrichtung 81 als Wärmepumpe/Kältemaschine durch einen Elektromotor zu ersetzen wäre. Im vorliegenden Fall, in dem die Vorrichtung 81 als Kraftmaschine betrieben wird, wird in den Flüssigkeitskolben-Entspannern 83.1, 83.2, 83.3, 83.4 auf hohem Temperaturniveau Wärme aufgenommen und von den Flüssigkeitskolben-Verdichtern 82.1, 82.2, 82.3, 82.4 auf niedrigem Temperaturniveau wieder abgegeben. Der Generator 64 liefert elektrische Energie. Im Falle des Betriebs als Wärmepumpe/Kältemaschine sind die Verhältnisse entsprechend umgekehrt. Der besseren Übersicht halber sind die auf einer einzigen Welle befindlichen Hydraulikmotoren 59, 60 sowie Hydraulikpumpen 62, 63 auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Anlagenschaubilds doppelt dargestellt, wobei auf jeweils einer Seite des Schaubilds die Aggregate in gestrichelten und auf der anderen Seite in durchgezogenen Linien gezeichnet sind.
Während Hydraulikmotor 59 zur Entspannung großer Drücke bei kleinen Volumenströmen eingesetzt wird, ist es Aufgabe des Hydraulikmotors 60, die Energie zu nutzen, die beim isochoren Verdrängen des Arbeitsmediums vom zugeordneten Wärmeübertrager in den jeweiligen Flüssigkeitskolben-Entspanner anfällt. Hydraulikmotor 60 ist somit auf kleine Drücke und große Volumenströme ausgelegt. Dasselbe trifft auf die Pumpenseite zu: Hier ist Pumpe 62 zur Förderung kleiner Volumenströme bei großen Druckdifferenzen und Pumpe 63 umgekehrt zur Förderung großer Volumenströme bei kleinen Druckdifferenzen ausgelegt, wie sie beim ”Überschieben” des Arbeitsmediums von der Verdichter – auf die Entspannerseite auftreten. Die Hydraulikblöcke 57, 58 und die diese ansteuernde Anlagensteuerung bewirken, dass zum jeweils richtigen Zeitpunkt der erforderliche hydraulische Weg freigeschaltet wird.
Es versteht sich, dass sich das Prinzip der Trennung der Hydraulikkreise auch bereits bei einer ”einfachen” Vorrichtung mit zwei Zylindern gemäß 5 realisieren lässt. In diesem Falle wäre das Hydraulikmedium des Flüssigkeitskolben-Verdichters 2 stofflich von dem Hydraulikmedium des Flüssigkeitskolben-Entspanners 3 getrennt. Es würden somit zwei getrennte Behälter 12 und im Verdichterkreislauf eine Hydraulikpumpe und im Entspannerkreislauf ein Hydraulikmotor eingesetzt. Hydraulikmotor und Hydraulikpumpe können auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sein, die mit einer Schwungscheibe und einem Generator (bei Bedarf als Kraftmaschine) bzw. einem Motor im Falle der Verwendung als Kältemaschine/Wärmepumpe versehen ist. Auch getrennte Wellen und separate Schwungscheiben sind natürlich möglich.

1, 41, 61, 81: Vorrichtung
2, 2.1, 2.2, 82.1, 82.2, 82.3, 82.4: Flüssigkeitskolben-Verdichter
3, 3.1, 3.2, 83.1, 83.2, 83.3, 83.4: Flüssigkeitskoben-Entspanner
4.: Zylinder
5: Hydraulikfluid
6: Spiegel
7: Innenraum
8: Rohrbündel
9: Zulaufleitung
10: Ablaufleitung
11: Hohlraum
12: Druckbehälter
13: Ventil
14: Leitung
15: Ventil
16: Leitung
17: Wärmeübertrager
18: Ventil
19: Leitung
20: Rohrbündel
21: Hohlraum
22: Zylinder
23: Leitung
24: Hydraulikmotor
25: Generator
26: Ventil
27: Leitung
28: Leitung
29: Leitung
30: Ventil
31: Ventil
42: Wärmeübertrager
43: Wärmeübertrager
44: Leitung
45: Leitung
46: Leitung
47: Leitung
48: Leitung
49: Leitung
50: Leitung
51: Leitung
NT: Niedertemperaturkreislauf
HT: Hochtemperaturkreislauf
52.1: Hydraulikmotor/-pumpe
52.2: Hydraulikmotor/-pumpe
53.1: Welle
53.2: Welle
54.1: Generator
54.2: Generator
55.1: Behälter
55.2: Behälter
56.1: Schwungscheibe
56.2: Schwungscheibe
57: hydraulischer Steuerblock
58: hydraulischer Steuerblock
59: Hydraulikmotor
60: Hydraulikmotor
84.1, 84.2, 84.3, 84.4: Wärmeübertrager

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses, bei dem ein Arbeitsmedium im Wesentlichen isotherm verdichtet, anschließend isochor erhitzt, danach isotherm entspannt und schließlich isochor abgekühlt wird, wodurch der Kreisprozess geschlossen wird oder bei dem der Stirling-Kreisprozess in entgegengesetzte Richtung abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die isotherme Verdichtung mit Hilfe eines Flüssigkeitskolben-Verdichters (2, 2.1, 2.2) und/oder die isotherme Entspannung mit Hilfe eines Flüssigkeitskolben-Entspanners (3, 3.1, 3.2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitskolben-Verdichters (2, 2.1, 2.2) bildendes Hydraulikfluid von einer Hydraulikpumpe unter Zufuhr von Arbeit gepumpt und/oder ein den Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitskolben-Entspanners (3, 3.1, 3.2) bildendes Hydraulikfluid von einem Hydraulikmotor (24) unter Arbeitsleistung entspannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die isotherme Verdichtung mit Hilfe eines Flüssigkeitskolben-Verdichters (2, 2.1, 2.2) und die isotherme Entspannung (3, 3.1, 3.2) mittels eines Flüssigkeitskolben-Entspanners (3, 3.1, 3.2) erfolgen und dass der Flüssigkeitskolben-Verdichter (2, 2.1, 2.2) und der Flüssigkeitskolben-Entspanner (3, 3.1, 3.2) auf dasselbe Hydraulikfluid wirken, wobei das aus dem Flüssigkeitskolben-Entspanner (3, 3.1, 3.2) austretende Hydraulikfluid wahlweise sowohl auf den Flüssigkeitskolben-Verdichter (2, 2.1, 2.2) und/oder auf einen Hydraulikmotor (24) wirkt oder in einem Druckbehälter (12) gespeichert wird, von dem aus der Flüssigkeitskolben-Verdichter (2, 2.1, 2.2) oder der Hydraulikmotor (24) mit Hydraulikfluid beaufschlagbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium nach seiner isothermen Verdichtung mittels eines regenerativen oder rekuperativen Wärmeübertragers (17, 42, 43) Wärme isochor an das Arbeitsmedium abgibt, bevor dieses isotherm entspannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium in zwei stofflich voneinander getrennten Kreisläufen mit jeweils einem Flüssigkeitskolben-Verdichter (2.1, 2.2) und einem Flüssigkeitskolben-Entspanner (3.1, 3.2) geführt wird und dass in einem ersten Wärmeübertrager (42) Wärme isochor von dem den Flüssigkeitskolben-Entspanner (3.1) des ersten Kreislaufs verlassenden Arbeitsmedium auf das den Flüssigkeitskolben-Verdichter (2.2) des zweiten Kreislaufs verlassende Arbeitsmedium übertragen und in einem zweiten Wärmeübertrager (43) Wärme isochor von dem den Flüssigkeitskolben-Entspanner (3.2) des zweiten Kreislaufs verlassenden Arbeitsmedium auf das den Flüssigkeitskolben-Verdichter (2.1) des ersten Kreislaufs verlassende Arbeitsmedium übertragen wird, wobei die Kreisprozesse in den beiden Kreisläufen um eine halbe Phase relativ zueinander phasenverschoben ablaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei hinsichtlich ihrer Arbeitsmedien sowie ihrer Hydraulikfluide stofflich voneinander getrennte Stirling-Kreisprozesse durchgeführt werden, wobei das untere Temperaturniveau eines Hochtemperaturprozesses (HT) mit dem oberen Temperaturniveau eines Niedertemperaturprozesses (NT) übereinstimmt und die beim isothermen Verdichten des Arbeitsmediums des Hochtemperaturprozesses (HT) abgegebene Wärme von dem Arbeitsmedium des Niedertemperaturprozesses (NT) bei dessen isothermer Entspannung aufgenommen wird.
Vorrichtung (1, 41, 61, 81) zum Betreiben eines Stirling-Kreisprozesses, mit einem Verdichter zum isothermen Verdichten eines Arbeitsmediums unter Wärmeabgabe, einem Wäremübertrager (17, 42, 43, 84.1, 84.2, 84.3, 84.4) mittels dessen auf das verdichtete Arbeitsmedium Wärme übertragbar ist, einem Entspanner zum isothermen Entspannen des Arbeitsmediums unter Wärmeaufnahme, wobei von dem entspannten Arbeitsmedium in dem Wärmeübertrager (17, 42, 43) Wärme auf das verdichtete Arbeitsmedium übertragbar ist und wobei das abgekühlte Arbeitsmedium anschließend wieder dem Verdichter zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter ein Flüssigkeitskolben-Verdichter (2, 2.1, 2.2, 82.1, 82.2, 82.3, 82.4) und/oder der Entspanner einen Flüssigkeitskolben-Entspanner (3, 3.1, 3.2, 83.1, 83.2, 83.3, 83.4) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen den Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitskolben-Verdichters (2, 2.1, 2.2) und/oder den Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitskolben-Entspanners (3, 3.1, 3.2) enthaltenden Hydraulik-Kreislauf, der einen Hydraulikmotor (24) und/oder eine Hydraulikpumpe und/oder einen Behälter (12), insbesondere einen Druckbehälter, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen regenerativen oder rekuperativen Wärmeübertrager (17, 42, 43), mittels dessen Wärme von dem Arbeitsmedium nach seiner isothermen Entspannung an dasselbe Arbeitsmedium desselben Kreislaufs oder ein Arbeitsmedium eines anderen Kreislaufs jeweils nach seiner isothermen Verdichtung übertragbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch zwei Flüssigkeitskolben-Verdichter (2.1, 2.2) und zwei Flüssigkeitskolben-Entspanner (3.1, 3.2), wobei jeweils ein Flüssigkeitskolben-Verdichter (2.1, 2.2) und ein Flüssigkeitskolben-Entspanner (3.1, 3.2) in einen eigenständigen Arbeitsmedium-Kreislauf eingebunden sind und ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Arbeitsmedium-Kreisläufen mittels mindestens eines Wärmeübertragers (42, 43) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (43) von dem Flüssigkeitskolben-Verdichter (2.1) des ersten Arbeitsmedium-Kreislaufs gemeinsam mit dem Flüssigkeitskolben-Entspanner (3.2) des zweiten Arbeitsmedium-Kreislaufs gebildet wird, wobei der vorgenannte Flüssigkeitskolben-Verdichter (2.1) und Flüssigkeitskolben-Entspanner (3.2) gemeinsame Wärmetauscherflächen aufweisen, so dass bei Entspannung des Arbeitsmediums in dem ersten Arbeitsmedium-Kreislauf eine Verdichtung des Arbeitsmediums in dem zweiten Arbeitsmedium-Kreislauf und zwar unter entsprechendem Wärmeaustausch zwischen den beiden Arbeitsmedium-Kreisläufen stattfindet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikfluid des Flüssigkeitskolben-Entspanners (3, 3.1, 3.2) und des Flüssigkeitskolben-Verdichters (2, 2.1, 2.2) jeweils des ersten Arbeitsmedium-Kreislaufs stofflich von dem Hydraulikfluid des Flüssigkeitskolben-Entspanners (3, 3.1, 3.2) und des Flüssigkeits kolben-Verdichters (2, 2.1, 2.2) jeweils des zweiten Arbeitsmedium-Kreislaufs getrennt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch vier Flüssigkeitskolben-Verdichter (82.1, 82.2, 82.3, 82.4) und vier Flüssigkeitskolben-Entspanner (83.1, 83.2, 83.3, 83.4), wovon vier Gruppen aus jeweils einem Flüssigkeitskolben-Verdichter (82.1, 82.2, 82.3, 82.4) und einem Flüssigkeitskolben-Entspanner (83.1, 83.2, 83.3, 83.4) jeweils einen selbstständigen Arbeitsmedium-Kreislauf aufweisen, wobei Hydraulikfluid sämtlicher vier Flüssigkeitskolben-Verdichter und vier Flüssigkeitskolben-Entspanner in einem gemeinsamen Hydraulik-Kreislauf oder zwei getrennten Hydraulikkreisläufen mit jeweils einem Hydraulikmotor und einer Hydraulikpumpe geführt ist und die Stirling-Prozesse in den vier Arbeitsmedium-Kreisläufen um eine viertel Phase relativ zueinander phasenverschoben ablaufen.