DE102009023979A1

DE102009023979A1 - Stirling cooler

Info

Publication number: DE102009023979A1
Application number: DE200910023979
Authority: DE
Inventors: Poul Erik Hansen; Frank Holm Iversen; Snorri Jonsson; Kaja Lenz; Klaus Reinwand; Jan Thomsen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Secop GmbH
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-09
Also published as: WO2010139319A2; WO2010139319A3

Abstract

Es wird eine Stirling-Kühleinrichtung (1) angegeben mit einer Antriebseinrichtung (2) und einer Verdrängereinrichtung (3, 4), die mit der Antriebseinrichtung (2) über eine Gasleitung (5) verbunden ist. Man möchte den Betrieb einer derartigen Kühleinrichtung ruhig gestalten. Hierzu ist vorgesehen, dass die Verdrängereinrichtung (3, 4) mindestens zwei Verdränger aufweist, deren Bewegungen aufeinander abgestimmt sind.A Stirling cooling device (1) is provided with a drive device (2) and a displacement device (3, 4) which is connected to the drive device (2) via a gas line (5). It would like to make the operation of such a cooling device quiet. For this purpose, it is provided that the displacement device (3, 4) has at least two displacers whose movements are coordinated with each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stirling-Kühleinrichtung mit einer Antriebseinrichtung und einer Verdrängereinrichtung, die mit der Antriebseinrichtung über eine Gasleitung verbunden ist.The The invention relates to a Stirling cooling device with a Drive device and a displacement device, the connected to the drive means via a gas line is.

Eine derartige Stirling-Kühleinrichtung ist beispielsweise aus EP 1 348 918 A1 bekannt. Die Verdrängereinrichtung weist ein Verdrängergehäuse auf, in dem ein Verdränger entlang einer Verdrängerachse bewegbar ist. Die Antriebseinrichtung weist einen Kolben auf, der in einem Zylinder entlang einer Kolbenachse bewegbar ist. Die Kolbenachse und die Verdrängerachse fallen zusammen. Zwischen dem Kolben und dem Verdränger ist eine gasleitende Strecke angeordnet.Such a Stirling cooling device is made, for example EP 1 348 918 A1 known. The displacement device has a displacement housing, in which a displacer along a displacement axis is movable. The drive device has a piston which is movable in a cylinder along a piston axis. The piston axis and the displacement axis coincide. Between the piston and the displacer, a gas-conducting path is arranged.

Eine derartige Kühleinrichtung arbeitet nach dem Stirling-Prozess.A Such cooling device operates according to the Stirling process.

Eine Kühleinrichtung, die nach dem Stirling-Prozess arbeitet, hat ein relativ gutes Verhältnis von erzielbarer Kälteleistung zu Masse. Sie ist daher im Besonderen für mobile Anwendungen geeignet. Bei mobilen Anwendungen werden erhöhte Anforderungen an die Laufruhe gestellt. Aber auch bei stationären Anwendungen ist es erwünscht, wenn die Kühleinrichtung ruhig arbeitet und möglichst wenig Vibrationen verursacht.A Cooling device that works according to the Stirling process, has a relatively good ratio of recoverable cooling capacity to earth. It is therefore especially for mobile applications suitable. In mobile applications are more demanding put on the running smoothness. But also in stationary applications it is desirable if the cooling device is quiet works and causes as little vibration as possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb einer Stirling-Kühleinrichtung ruhig zu gestalten.Of the Invention is based on the object, the operation of a Stirling cooling device calm.

Diese Aufgabe wird bei einer Stirling-Kühleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Verdrängereinrichtung mindestens zwei Verdränger aufweist, deren Bewegungen aufeinander abgestimmt sind.These Task is at a Stirling cooling device of the beginning mentioned type achieved in that the displacement device has at least two displacers, their movements on each other are coordinated.

Im Betrieb einer Stirling-Kühleinrichtung muss der Verdränger in jedem Zyklus einmal hin und einmal her bewegt werden, um Gas durch den Regenerator hin und her zu schieben. Bei der Bewegung des Verdrängers im Verdrängergehäuse entstehen Reaktionskräfte, die beispielsweise zu einer Vibration des Verdrängergehäuses führen können. Wenn man nun mehrere Verdränger verwendet, dann kann man die Bewegungen der Verdränger so aufeinander abstimmen, dass sich die Reaktionskräfte zumindest weitgehend neutralisieren. Damit werden Reaktionskräfte erzeugt, deren Summe kleiner ist als die Reaktionskraft bei nur einem Verdränger. Je kleiner die Reaktionskräfte sind, die auf die Verdrängereinrichtung wirken, desto kleiner ist die Amplitude einer Schwingung oder Vibration, die die Verdrängereinrichtung ausführt. Je kleiner die Amplitude ist, desto geringer ist die Störung das Geräusch, dass durch diese Vibration verursacht wird.in the Operation of a Stirling cooling device must be the displacer Once every single cycle and once to be moved to gas through the regenerator to push back and forth. During the movement of the Displacer in Verdrängergehäuse arise reaction forces, for example, to a vibration of the displacer being able to lead. If you now have several displacers used, then you can see the movements of the displacer coordinate so that the reaction forces at least largely neutralize. This will be reaction forces whose sum is smaller than the reaction force at only a displacer. The smaller the reaction forces are, which act on the displacer, the smaller is the amplitude of a vibration or vibration that is the displacer device performs. The smaller the amplitude, the lower the disturbance is the noise that goes through this Vibration is caused.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens zwei Verdränger mit mindestens einer Raumrichtungskomponente gegenphasig bewegbar sind. Die Reaktionskräfte, die durch die Verdränger in Richtung der Raumrichtungskomponente verursacht werden, heben sich dann auf, wobei vorausgesetzt wird, dass die Verdränger die gleichen Reaktionskräfte erzeugen, was im einfachsten Fall dadurch erzielt wird, dass sie die gleiche Masse aufweisen.In A preferred embodiment provides that at least two displacers with at least one spatial direction component are movable in phase opposition. The reaction forces by the displacers in the direction of the spatial direction component then cancel, assuming that that the displacers have the same reaction forces produce what is achieved in the simplest case that they have the same mass.

Hierbei ist besonders bevorzugt, dass zwei Verdränger entlang der gleichen Verdrängerachse bewegbar sind. In diesem Fall sind die Reaktionskräfte dieser beiden Verdränger entgegengesetzt gerichtet. Wenn diese Reaktionskräfte gleich groß sind, was beispielsweise bei Verdrängern mit der gleichen Masse der Fall ist, dann heben sich diese Reaktionskräfte gegenseitig auf. Eine Vibration in die Richtung parallel zur Verdrängerachse kann sehr klein gehalten werden oder sogar vollständig unterdrückt werden.in this connection It is particularly preferred that two displacers along the same displacer axis are movable. In this case are the reaction forces of these two displacers directed in the opposite direction. When these reaction forces equal are big, which, for example, with displacers with the same mass, then these reaction forces cancel each other out each other up. A vibration in the direction parallel to the displacer axis can be kept very small or even complete be suppressed.

Vorzugsweise sind die Verdränger in unterschiedlichen Verdrängergehäusen angeordnet. Dies ist eine einfache Maßnahme, um bei jedem Verdrängergehäuse eine heiße Seite und eine kalte Seite einrichten zu können. Die kalte Seite wird dann in einem Kühlabteil angeordnet und die heiße Seite außerhalb des Kühlabteils, so dass die Verdrängereinrichtung als Wärmepumpe verwendet werden kann, die Wärme aus dem Kühlabteil nach außen transportiert.Preferably are the displacers in different displacement housings arranged. This is a simple measure to everyone Displacer housing a hot side and to set up a cold page. The cold side is then placed in a refrigerator and the hot Side outside the cooling compartment, so that the displacement device as Heat pump can be used to heat out the cooling compartment transported to the outside.

Hierbei ist bevorzugt, dass die Verdrängergehäuse über gleiche Leitungen mit der Antriebseinrichtung verbunden sind. Die von der Antriebseinrichtung erzeugten Druckimpulse in dem Gas, dass in der Kühleinrichtung aufgenommen ist, können dann gleichartig an die Verdränger in den Verdrängergehäusen weitergeleitet werden. ”gleich” bezieht sich dabei auf die Wirkung, die mit der Leitung erzielt wird, also die gleichzeitige Druckbeaufschlagung der Verdränger in die gleiche Funktionsrichtung. Im einfachsten Falle kann dies dadurch erreicht werden, dass die Leitungen gleiche Länge und gleichen Querschnitt aufweisen.in this connection is preferred that the displacer over same lines are connected to the drive device. The generated by the drive means pressure pulses in the gas, that is included in the cooling device can then similar to the displacer in the Verdrängergehäusen to get redirected. "Equal" refers to it on the effect achieved with the line, that is, the simultaneous one Pressurizing the displacer in the same direction of operation. In the simplest case, this can be achieved by the Lines have the same length and the same cross-section.

Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung als Kolbenpumpe ausgebildet mit mindestens einem Kolben, der entlang einer Kolbenachse bewegbar ist, wobei die Kolbenachse eine andere Raumrichtung als die Verdrängerachse aufweist, entlang der die Verdränger bewegbar sind. Durch die unterschiedlichen Raumrichtungen von Kolbenachse und Verdrängerachse vermeidet man, dass sich die Reaktionskräfte von Kolben und Verdränger gegenseitig in die gleiche Richtung überlagern. Man erreicht also eine Entkopplung dieser Reaktionskräfte. Damit kann man die Reaktionskräfte, die von Kolben einerseits und von den Verdrängern andererseits erzeugt werden, jeweils getrennt behandeln und auch getrennte Gegenmaßnahmen dafür vorsehen.Preferably, the drive device is designed as a piston pump with at least one piston, which is movable along a piston axis, wherein the piston axis has a different spatial direction than the displacement axis along which the displacers are movable. Due to the different spatial directions of the piston axis and displacer axis, it is avoided that the reaction forces of piston and displacer overlap each other in the same direction. Thus one achieves a decoupling of these reaction forces. This can be the reaction forces generated by the piston on the one hand and on the other hand of the displacers each, treat separately and also provide for separate countermeasures.

Bevorzugterweise ist die Verdrängerachse in einer ersten Ebene angeordnet, die senkrecht auf einer zweiten Ebene steht, in der die Kolbenachse angeordnet ist. Bei einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem kann die Verdrängerachse beispielsweise in der x-y- Ebene angeordnet sein, während die Kolbenachse in der x-z-Ebene angeordnet ist. Damit erreicht man richtungsmäßig eine vollständige Entkopplung der von den Verdrängern und dem oder den Kolben hervorgerufenen Reaktionskräfte.preferably, if the displacer axis is arranged in a first plane, which is perpendicular to a second plane in which the piston axis is arranged. In a three-dimensional Cartesian coordinate system For example, the displacer axis may be in the x-y plane be arranged while the piston axis in the x-z plane is arranged. This one reaches directionally a complete decoupling of the displacers and the piston or reaction forces caused.

Vorzugsweise sind die Verdrängerachse und die Kolbenachse schnittpunktfrei geführt. Die Verdrängerachse und die Kolbenachse haben also überall einen vorbestimmten Mindestabstand zueinander. Dies ist eine weitere Maßnahme, um die Entkopplung günstig zu gestalten.Preferably the displacement axis and the piston axis are cut-off-free guided. The displacer axis and the piston axis So everywhere have a predetermined minimum distance from each other. This Another measure is favorable for decoupling to design.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verdrängergehäuse jeweils durch einen Schenkel einer U-förmig ausgebildeten Isolierplatte geführt sind. Die U-förmige Isolierplatte trennt dann die kalte Seite der Verdrängergehäuse von der heißen Seite. Auf der heißen Seite ist dann auch die Antriebseinrichtung angeordnet.In A preferred embodiment provides that the displacement housing each formed by a leg of a U-shaped Insulating are performed. The U-shaped insulating plate then separates the cold side of the displacer housing from the hot side. On the hot side is then arranged the drive device.

Vorzugsweise verläuft die Kolbenachse parallel zu den Schenkeln. Es ist auch günstig, wenn die Kolbenachse parallel zur Basis der U-förmig ausgebildeten Isolierplatte geführt ist. Der zur Verfügung stehende Raum kann dann gut ausgenutzt werden.Preferably the piston axis runs parallel to the legs. It is also favorable if the piston axis parallel to the base guided the U-shaped insulating is. The available space can then be used well become.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments described in conjunction with the drawing. Herein show:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Kühleinrichtung, 1 a schematic representation of a first embodiment of a cooling device,

2 eine Verdrängereinheit der Kühleinrichtung in schematischem Querschnitt, 2 a displacement unit of the cooling device in a schematic cross section,

3 eine Antriebseinrichtung der Kühleinrichtung nach 1 in schematischem Querschnitt und 3 a drive device of the cooling device according to 1 in schematic cross section and

4 eine abgewandete Ausführungsform einer Kühleinrichtung. 4 an opposite embodiment of a cooling device.

Eine Kühleinrichtung 1, wie sie in 1 schematisch dargestellt ist, weist eine Antriebseinrichtung 2 und eine Verdrängereinrichtung auf, die aus zwei Verdrängereinheiten 3, 4 gebildet ist. Die Antriebseinrichtung 2 steht mit den Verdrängereinheiten 3, 4 über eine T-förmig ausgebildete Leitung 5 in Verbindung, die einen beiden Verdrängereinheiten 3, 4 gemeinsamen Abschnitt 6 und zwei gleichartig ausgebildete Abschnitte 7, 8 aufweist. Ein Gasdruck-Impuls, der durch die Antriebseinrichtung 2 erzeugt wird, gelangt also gleichzeitig in die beiden Verdrängereinheiten 3, 4, so dass er in beiden Verdrängereinheiten 3, 4 auch die gleiche Wirkung hervorruft.A cooling device 1 as they are in 1 is shown schematically, has a drive device 2 and a displacer device consisting of two displacer units 3 . 4 is formed. The drive device 2 stands with the displacer units 3 . 4 via a T-shaped line 5 in conjunction, the two displacement units 3 . 4 common section 6 and two similar sections 7 . 8th having. A gas pressure pulse generated by the drive device 2 is generated, so at the same time enters the two displacement units 3 . 4 so he's in both repressive units 3 . 4 also causes the same effect.

Jede Verdrängereinheit 3, 4 weist ein Verdrängergehäuse 9, 10 auf. Die beiden Verdrängergehäuse 9, 10 sind durch eine Isolierplatte 11 geführt. Die Isolierplatte 11 ist U-förmig ausgebildet mit einer Basis 12 und zwei Schenkeln 13, 14. Die Antriebseinrichtung 2 ist zumindest teilweise zwischen den beiden Schenkeln 13, 14 angeordnet. Die Isolierplatte 11 trennt eine heiße Seite der Verdrängergehäuse 9, 10, an der die Leitung 5 mündet, von einer kalten Seite, die auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierplatte 11 angeordnet ist. So wohl auf der heißen Seite als auch auf der kalten Seite der Verdrängergehäuse 9, 10 können Kühlkörper oder Wärmeleitkörper angeordnet sein. Diese sind hier aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt. Aus Gründen der Übersicht ebenfalls nicht dargestellt sind Gebläse oder Ventilatoren, die einen Luftstrom an der heißen Seite vorbeiführen, um diese zu kühlen, oder an der kalten Seite, um zu kühlende Luft dorthin zu transportieren.Each displacer unit 3 . 4 has a displacer housing 9 . 10 on. The two displacement housings 9 . 10 are through an insulating plate 11 guided. The insulating plate 11 is U-shaped with a base 12 and two thighs 13 . 14 , The drive device 2 is at least partially between the two thighs 13 . 14 arranged. The insulating plate 11 separates a hot side of the displacer housing 9 . 10 where the line 5 opens, from a cold side, on the opposite side of the insulating plate 11 is arranged. So well on the hot side and on the cold side of the displacement 9 . 10 may be arranged heat sink or heat conducting body. These are not shown here for reasons of clarity. Also not shown for clarity are blowers or fans that pass air flow on the hot side to cool them, or on the cold side to transport air to be cooled there.

2 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau der Verdrängereinheit 4. Die Verdrängereinheit 3 ist gleichartig aufgebaut. 2 shows a schematic representation of the structure of the displacer unit 4 , The displacer unit 3 is similar.

Die Verdrängereinheit 4 weist im Verdrängergehäuse 10 einen Verdränger 15 auf, der entlang einer Verdrängerachse 16 bewegbar ist, wenn die Antriebseinrichtung 2 einen entsprechenden Gasdruck-Impuls über einen Anschluss 17 zuführt, der mit der Leitung 5 verbunden ist.The displacer unit 4 points in the displacer housing 10 a displacer 15 on that along a displacer axis 16 is movable when the drive device 2 a corresponding gas pressure pulse via a port 17 feeds that with the line 5 connected is.

Der Verdränger 15 ist in einer Laufbuchse 18 geführt. Die Laufbuchse 18 ist über einen Fuß 19 mit dem Verdrängergehäuse 10 verbunden. Im Fuß 19 sind mehrere Öffnungen 20 angeordnet, durch die Gas vom Anschluss 17 in den Zwischenraum zwischen der Laufbuchse 18 und dem Verdrängergehäuse 10 eintreten kann. In diesem Zwischenraum ist ein erster Wärmetauscher 21, ein Regenerator 22 und ein zweiter Wärmetauscher 23 angeordnet. Die Wärmetauscher 21, 23 dienen dazu, Wärme aus dem durchströmenden Gas an das Verdrängergehäuse 10 abzugeben. Der Regenerator 22 speichert kurzfristig Wärme.The displacer 15 is in a liner 18 guided. The bush 18 is over a foot 19 with the displacer housing 10 connected. In the foot 19 are several openings 20 arranged by the gas from the connection 17 in the space between the liner 18 and the displacer housing 10 can occur. In this space is a first heat exchanger 21 , a regenerator 22 and a second heat exchanger 23 arranged. The heat exchangers 21 . 23 serve to heat from the gas flowing through to the displacer housing 10 leave. The regenerator 22 saves heat in the short term.

Der Stirling-Prozess läuft hier wie folgt ab: Gas, dass die Leitung 5 und den Anschluss 17 in das Verdrängergehäuse 10 eingespeist wird, wird durch den Regenerator 22 geschoben. Das Gas hat dabei eine konstante Masse. Der Regenerator 22 nimmt Wärme vom Gas auf. Die Temperatur sinkt. Das Volumen bleibt gleich (erste isochore Zustandsänderung). Das dann kältere Gas auf der Seite des Verdrängergehäuses 10 nimmt Wärme von außen auf. Sein Volumen vergrößert sich bei konstanter Temperatur (erste isotherme Zustandsänderung). Dabei wird der Verdränger 15 unter Vergrößerung eines Expansionsraumes 24 in Richtung auf den Anschluss 17 verschoben. Dabei wird eine Resonanzfeder 25 ausgelenkt. Bei der dann erfolgenden Rückbewegung des Verdrängers 15 wird das Gas aus dem Expansionsraum 24 wieder durch den Regenerator 22 geführt und nimmt die dort gespeicherte Wärme auf. Die Temperatur steigt. Das Volumen bleibt konstant (zweite isochore Zustandsänderung). Das Gas gibt bei gleichbleibender Temperatur unter Abnahme des Volumens dann auf der heißen Seite des Verdrängergehäuses 10 Wärme an die Umgebung ab (zweite isotherme Zustandsänderung). Die notwendige Antriebsleistung für den Verdränger wird durch die Antriebseinrichtung 2 in Form von Druckimpulsen zur Verfügung gestellt, wie nachfolgend erläutert werden wird.The Stirling process runs as follows: Gas, that line 5 and the connection 17 in the displacer housing 10 is fed through the regenerator 22 pushed. The gas has a constant mass. The regenerator 22 absorbs heat from the gas. The temperature sinks. The volume remains the same (first isochoric state change). The then colder gas on the side of Ver drängergehäuses 10 absorbs heat from the outside. Its volume increases at constant temperature (first isothermal state change). This is the displacer 15 under enlargement of an expansion space 24 towards the connection 17 postponed. This is a resonance spring 25 deflected. When then taking place the return movement of the displacer 15 the gas gets out of the expansion room 24 again through the regenerator 22 guided and absorbs the heat stored there. The temperature is rising. The volume remains constant (second isochoric state change). The gas is then at a constant temperature with a decrease in the volume on the hot side of the displacer 10 Heat to the environment (second isothermal state change). The necessary drive power for the displacer is provided by the drive device 2 provided in the form of pressure pulses, as will be explained below.

Wie aus 1 zu erkennen ist, stimmen die Verdrängerachsen 16 der beiden Verdrängereinheiten 3, 4 überein. Da die beiden Verdränger in den Verdrängereinheiten 3, 4 über die Leitung 5 gleichartig mit Druckimpulsen beaufschlagt werden, arbeiten sie gegenphasig, d. h. sie bewegen sich gleichartig voneinander weg oder gleichartig aufeinander zu. Dabei entstehen Reaktionskräfte, die auf die Verdrängergehäuse 9, 10 wirken, sich aber gegenseitig aufheben, weil sie gleich groß und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind. Man kann also dadurch vermeiden, dass die von den Verdrängern 15 hervorgerufenen Reaktionskräfte zu einer Vibration der Kühleinrichtung führen.How out 1 it can be seen that the displacement axes are correct 16 the two displacement units 3 . 4 match. Because the two displacers in the displacer units 3 . 4 over the line 5 are acted upon similarly with pressure pulses, they work in opposite phases, ie they move away from each other or similar to each other. This creates reaction forces on the displacer housing 9 . 10 act, but cancel each other out because they are the same size and in opposite directions. One can therefore avoid that from the displacers 15 caused reaction forces lead to a vibration of the cooling device.

Die Antriebseinrichtung 2 weist einen Zylinder 26 auf, der dem zwei Kolben 27, 28 entlang einer Kolbenachse 29 bewegbar sind. Jeder Kolben 27, 28 ist mit einem Anker 30, 31 eines Linearmotors verbunden, wobei jeder Linearmotor eine Spulenanordnung 32, 33 aufweist. Durch eine entsprechende Beaufschlagung der beiden Spulenanordnungen 32, 33 mit elektrischem Strom lässt sich erreichen, dass die beiden Anker 30, 31 und damit auch die beiden Kolben 27, 28 genau gegenphasig bewegt werden. Wenn die beiden Kolben 27, 28 aufeinander zu bewegt werden, dann wird Gas durch die Leitung 5 zu den Verdrängereinheiten 3, 4 verdrängt. Wenn die beiden Kolben 27, 28 voneinander weg bewegt werden, dann wird Gas aus den Verdrängereinheiten 3, 4 wieder abgesaugt.The drive device 2 has a cylinder 26 on the two pistons 27 . 28 along a piston axis 29 are movable. Every piston 27 . 28 is with an anchor 30 . 31 a linear motor, each linear motor having a coil arrangement 32 . 33 having. By a corresponding admission of the two coil arrangements 32 . 33 With electric current can be achieved that the two anchors 30 . 31 and with it the two pistons 27 . 28 be moved exactly opposite phase. If the two pistons 27 . 28 be moved towards each other, then gas is through the line 5 to the displacer units 3 . 4 repressed. If the two pistons 27 . 28 Move away from each other, then gas from the displacer units 3 . 4 sucked off again.

In gleichem Maße wie bei den Verdrängern 15 wird durch die gegenphasige Bewegung der gleichartig aufgebauten Kolben 27, 28 erreicht, dass die von den Kolben 27, 28 und den damit verbundenen Elementen Reaktionskräfte in der Antriebseinrichtung 2 erzeugt werden, die gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind. Diese Reaktionskräfte heben sich dann gegenseitig auf, so dass auch durch den Betrieb der Antriebseinrichtung keiner Vibrationen oder nur geringe Vibrationen erzeugt werden.In the same way as with the repressors 15 is due to the antiphase movement of the identically constructed piston 27 . 28 that reaches from the pistons 27 . 28 and the associated elements reaction forces in the drive means 2 are generated, which are the same size and oppositely directed. These reaction forces then cancel each other out, so that no vibrations or only slight vibrations are generated by the operation of the drive device.

In 1 sind schematisch die Achsen x, y, z eines kathesischen Koordinatensystems eingezeichnet. Die Achse x läuft dabei von links nach rechts, die Achse y von unten nach oben und die Achse z steht senkrecht auf der Zeichenebene.In 1 are schematically drawn the axes x, y, z of a catholic coordinate system. The axis x runs from left to right, the axis y from bottom to top and the axis z is perpendicular to the plane of the drawing.

Es ist zu erkennen, dass die Verdrängerachse 16 in der x-y-Ebene liegt, während die Kolbenachse 29 in der y-z-Ebene liegt. Diese beiden Ebenen stehen senkrecht aufeinander, so dass sich resultierende Reaktionskräfte, wenn sie noch vorhanden sein sollten, nicht gegenseitig beeinflussen können. Die Verdrängerachse 16 und die Kolbenachse 29 schneiden sich nicht. Auch dadurch wird eine Entkopplung erreicht. Der Betrieb der Kühleinrichtung 1 kann also völlig oder zumindest nahezu ohne Vibrationen erfolgen.It can be seen that the displacer axis 16 lies in the xy plane while the piston axis 29 lies in the yz plane. These two planes are perpendicular to each other, so that the resulting reaction forces, if they should still exist, can not influence each other. The displacer axis 16 and the piston axis 29 do not cut. This also achieves decoupling. The operation of the cooling device 1 So it can be done completely or at least almost without vibrations.

4 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung, bei der gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Ausgestaltung der Kühleinrichtung nach 4 weist drei Verdrängereinheiten 3, 4, 34 auf, wobei die Verdrängerachse 16a, 16b der Verdrängereinheiten 3, 4 einen Winkel von 90° zueinander einschließen. Eine Verdrängerachse 16c der Verdrängereinheit 34 schließt mit jeder Verdrängerachse 16a, 16b der Verdrängereinheiten 3, 4 einen Winkel von etwa 45° ein. Der Verdränger 34 ist im übrigen gleich aufgebaut wie die Verdränger 3, 4. 4 shows a modified embodiment, in which the same elements are provided with the same reference numerals. The embodiment of the cooling device according to 4 has three displacement units 3 . 4 . 34 on, with the displacer axis 16a . 16b the displacer units 3 . 4 enclose an angle of 90 ° to each other. A displacer axis 16c the displacer unit 34 closes with each displacer axis 16a . 16b the displacer units 3 . 4 an angle of about 45 °. The displacer 34 is otherwise the same structure as the displacer 3 . 4 ,

Bei der Bewegung des Verdrängers in der Verdrängereinheit 3 ergeben sich Reaktionskräfte, die sich in zwei Komponenten Fax, Fay unterteilen lassen. Bei der Bewegung des Verdrängers in der Verdrängereinheit 4 ergeben sich Reaktionskräfte, die sich in Komponenten Fbx, Fby unterteilen lassen. Die Komponenten Fax, Fbx sind dabei gleich groß. Die daraus resultierende Summe der Reaktionskräfte in x-Richtung ist also 0. Eine Schwingung der in 4 dargestellten Kühleinrichtung 1 in x-Richtung wird also durch die Verdrängereinheit 3, 4, 34 nicht hervorgerufen.During movement of the displacer in the displacer unit 3 Reaction forces arise, which can be divided into two components Fax, Fay. During movement of the displacer in the displacer unit 4 Reaction forces arise, which can be subdivided into components Fbx, Fby. The components Fax, Fbx are the same size. The resulting sum of the reaction forces in the x-direction is therefore 0. A vibration of the in 4 illustrated cooling device 1 in the x-direction is thus by the displacer unit 3 . 4 . 34 not caused.

Man kann die Antriebseinrichtung 2 gegenüber der in 4 dargestellten Darstellung um 90° um die y-Achse drehen, so dass die Antriebseinrichtung 2 die gleiche Ausrichtung wie in 1 hat. Da man aber in guter Näherung davon ausgehen kann, dass die Antriebseinrichtung 2 aufgrund der gegenphasig arbeitenden Kolben 27, 28 ebenfalls keine Schwingungen erzeugt, ist die Ausrichtung der Antriebseinrichtung 2 hier von untergeordneter Bedeutung.You can drive the device 2 opposite to the 4 rotated representation about 90 ° about the y-axis, so that the drive device 2 the same orientation as in 1 Has. But as you can assume in good approximation that the drive device 2 due to the antiphase working piston 27 . 28 also generates no vibrations, is the orientation of the drive device 2 here of secondary importance.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1348918 A1 [0002]

Claims

Stirling cooling device with a drive device and a displacement device, which is connected to the drive device via a gas line, characterized in that the displacement device ( 3 . 4 ) at least two displacers ( 15 ), whose movements are coordinated with each other.

Cooling device according to claim 1, characterized in that at least two displacers ( 15 ) are movable in opposite phase with at least one spatial direction component.

Cooling device according to claim 2, characterized in that two displacers ( 15 ) are movable along the same displacement axis.

Cooling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the displacer 15 in different displacement housings ( 9 . 10 ) are arranged.

Cooling device according to claim 4, characterized in that the displacement housing ( 9 . 10 ) over same lines ( 6 . 7 ; 6 . 8th ) with the drive device ( 2 ) are connected.

Cooling device according to claim 4 or 5, characterized in that the drive device ( 2 ) is designed as a piston pump with at least one piston ( 27 . 28 ), which along a piston axis ( 29 ) is movable, wherein the piston axis ( 29 ) a different spatial direction than the displacement axis ( 16 ) along which the displacers ( 15 ) are movable.

Cooling device according to claim 6, characterized in that the displacement axis is arranged in a first plane (xy), which is perpendicular to a second plane (yz), in which the piston axis ( 29 ) is arranged.

Cooling device according to claim 6 or 7, characterized in that the displacement axis ( 16 ) and the piston axis ( 29 ) are guided without intersections.

Cooling device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the displacement housing ( 9 . 10 ) each by a leg ( 13 . 14 ) of a U-shaped insulating plate ( 11 ) are guided.

Cooling device according to claim 9, characterized in that the piston axis ( 29 ) parallel to the thighs ( 13 . 14 ) runs.