DE10212179A1

DE10212179A1 - Device for conversion of heat energy into mechanical kinetic energy has base module comprising working chamber for air compression, element for pressure storage in form of cooler, and cylinder for hot gas expansion

Info

Publication number: DE10212179A1
Application number: DE2002112179
Authority: DE
Inventors: Horst Kolb
Original assignee: GIESER IRMGARD
Current assignee: GIESER IRMGARD
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-10-02

Abstract

The device for the conversion of heat energy into mechanical kinetic energy consists of a base module which comprises at least one working chamber (31) for air compression, at least one element for pressure storage (23) constructed preferably as a cooler, and at least one cylinder (32) for hot gas expansion. The base module is in close working connection with other functioning sub-assemblies such as a gas heater (1), regenerator with a heat accumulator (15) and multi-chamber heater, significantly increasing the working RPM and power density to form a highly efficient operating unit. Independent claims are included for a working gas heater, for a heat accumulator and for a multi-chamber heater.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Bewegungsenergie, die mit kontinuierlicher äußerer Arbeitsgaserhitzung und einer hohen Arbeitsmittelverdichtung im offenen Kreisprozeß arbeitet, sowie über ein wirksames System zur Abwärme - Rückführung verfügt, wodurch die gewünschten Eigenschaften, wie absolute Allstoffähigkeit, schadstoffarme Verbrennung und hohe Kraftstoffausnutzung realisiert werden können, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a device for converting thermal energy into mechanical Kinetic energy with continuous external working gas heating and a high Work equipment compaction works in an open cycle, as well as an effective system for waste heat - recycling, which gives the desired properties, such as absolute All-substance capability, low-emission combustion and high fuel efficiency realized can be, according to the preamble of claim 1.

Vorrichtungen zur Umwandlung von Wärmeenergie in Bewegungsenergie auf der Basis von allstoffähigen Heißluftmotoren sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. (System Stirling, Lehmann, Ericson, etc.) Im Hinblick auf die weltweit zunehmende Umweltbelastung durch Brennkraftmaschinen ist aber nicht nur eine intensivere Kraftstoffausnutzung, sondern auch gleichzeitig die saubere Verbrennung mit entscheidend geringerem Schadstoffausstoß unter Verwendung aller Energieträger (auch Festbrennstoffe) eine wichtige Zielsetzung, die aber nur mit dem System der "kontinuierlichen äußeren Verbrennung", d. h. Energiezuführung über Wärmetauscher (sog. Erhitzer) in Heißluftmotoren erreicht werden kann. Devices for converting thermal energy into kinetic energy based on All-material hot air motors are known in numerous designs. (Stirling system, Lehmann, Ericson, etc.) With regard to the increasing environmental pollution caused by However, internal combustion engines are not only more intensive use of fuel, they are also at the same time clean combustion with significantly lower pollutant emissions Use of all energy sources (including solid fuels) an important goal, but only with the "continuous external combustion" system, i.e. H. power supply can be reached via heat exchangers (so-called heaters) in hot air engines.

Alle bisher bekannten und realisierten Konstruktionen von Heißluftmaschinen insbesondere das am weitesten entwickelte System "Stirling-Motor", können zwar die saubere und allstoffähige Verbrennung realisieren, sind aber mit erheblichen technischen Problemen behaftet die eine wünschenswerte Verbreitung dieser umweltfreundlichen Maschinen bisher verhindert haben. All previously known and implemented designs of hot air machines in particular the most developed system "Stirling engine", may be the cleanest and most Realizing universal combustion, but are with considerable technical problems hitherto affected the desirable distribution of these environmentally friendly machines have prevented.

Besonders hervortretend sind dabei, ein mäßiger Wirkungsgrad (max. 34%) hervorgerufen durch einen Arbeitsgaskühler der dem Kreisprozeß ca. 45% therm. Energie entzieht, die nahezu adiabaten Zustandsänderungen der Arbeitsgase, große Totraumeffekte (40-50%), sowie eine sehr kostenintensive Bauweise, die durch folgenden konstruktiven Aufwand verursacht wird:
Der Arbeitskolben eines Stirlingmotors welcher ungeschmiert arbeiten muß, erfordert eine Kolbenführung ohne Seitenkräfte, diese ist aber nur mit einer aufwendigen Kurbelanlage zu erreichen. Außerdem stellt der große techn. Aufwand für die Abdichtung gegen Verlust der Arbeitsgase bei allen aufgeladenen Heißluftmotoren mit geschlossenen Kreisprozeß, einen der bedeutendsten Kostenfaktoren dar. Particularly noteworthy are a moderate degree of efficiency (max. 34%) caused by a working gas cooler that removes approx. 45% thermal energy from the cycle, the almost adiabatic changes in the state of the working gases, large dead space effects (40-50%) and a very cost-intensive process Construction, which is caused by the following design effort:
The working piston of a Stirling engine, which has to work without lubrication, requires a piston guide without side forces, but this can only be achieved with an elaborate crank system. In addition, the large techn. The cost of sealing against loss of working gases in all supercharged hot air engines with a closed cycle process is one of the most important cost factors.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese aufgezeigten Probleme dadurch zu lösen, daß eine aus mehreren erfind. Elementen bestehende Funktionseinheit (Heißluftmaschine) einerseits die Vorzüge der Allstoffähigkeit und schadstoffarmen Verbrennung gewährleistet, andererseits aber alle bestehenden technischen Probleme herkömmlicher Heißluftmotoren vollkommen beseitigt, was dieser umweltgerechten Brennkraftmaschine höhere Wirtschaftlichkeit verleiht und deren Marktchancen entscheidend verbessert. The object of the invention is to solve these problems in that one out several invent. Elements existing functional unit (hot air machine) on the one hand On the other hand, the advantages of all-substance capability and low-emission combustion are guaranteed but all the existing technical problems of conventional hot air engines are perfect eliminates what gives this environmentally friendly internal combustion engine greater economy and significantly improve their market opportunities.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet, die sich im Wesentlichen aus einer Basisgruppe, sowie einer 2. und 3. erfindungsmäßigen Funktionsgruppe zusammensetzt. To solve this problem is a device according to the characterizing part of claim 1, which essentially consists of a base group, and a 2nd and 3rd functional group according to the invention.

Die Basisgruppe besteht:
Aus wenigstens einem Verdichterelement zur Komprimierung der Arbeitsgase (Luft), einer Vorrichtung zur Rückkühlung dieser Arbeitsluft bis nahe der Umgebungstemperatur, sowie wenigstens einem Entspannungselement in welchem der durch therm. Energiezuführung gestiegene Druck des Arbeitsgases entspannt und dabei mechanische Arbeit verrichtet wird. Die Bauelemente für Verdichtung, Entspannung und Rückkühlung des Arbeitsgases bilden die erste Funktionsgruppe (Basisgruppe) und sind so angeordnet, daß alle von einem gemeinsamen und eng an den Objekten geführten Kühlluftstrom in der richtigen Reihenfolge ihrer Temperaturentwicklung 1. Kühlanlage, 2. Verdichter, 3. Entspannungseinheit, gekühlt werden, was auch den Vorteil hat daß dieser erwärmte Kühlluftstrom nicht verloren ist sondern einer nutzbringenden Verwertung zugeführt werden kann. The basic group consists of:
From at least one compressor element for compressing the working gases (air), a device for recooling this working air to close to the ambient temperature, and at least one expansion element in which the pressure of the working gas, which has increased due to the supply of thermal energy, is relaxed and mechanical work is carried out in the process. The components for compression, expansion and recooling of the working gas form the first functional group (basic group) and are arranged in such a way that all of the cooling air flows from a common and closely guided object flow in the correct order of their temperature development 1. cooling system, 2. compressor, 3. Relaxation unit, are cooled, which also has the advantage that this heated cooling air flow is not lost but can be fed to a useful recycling.

Bei Verwendung flüssiger Kühlmittel hat diese Anordnungsfolge keine Gültigkeit. When using liquid coolants, this sequence of orders is not valid.

Für die Verdichtungs- und Entspannungseinheit sind alte marktüblichen Konstruktionen wie, Kolben-, Schrauben- oder Turboverdichter, sowie gängige Hubkolben-, Kreiskolben- und Rotationskolbenmotoren bei leichter Modifizierung zu verwenden. For the compression and expansion unit there are old constructions such as, piston, screw or turbocompressors, as well as common reciprocating, rotary and Rotary piston motors to be used with slight modification.

Die erfind. Anordnung und Ausgestaltung dieser Bauelemente bietet den besonderen Vorteil, daß sowohl Verdichter- wie auch Entspannungselement kombiniert genutzt werden können. D. h. Das Entspannungselement kann halber Bestandteil eines Kolbenkompressors mit wenigstens zwei Zylindern sein, oder das Verdichteretement ist Hälftebestandteil eines Verbrennungsmotors mit wenigstens zwei Arbeitsräumen. The invent. The arrangement and configuration of these components offers the particular advantage that both compressor and relaxation element can be used in combination. I.e. The expansion element can be part of a piston compressor be at least two cylinders, or the compression element is half part of one Internal combustion engine with at least two work spaces.

Es können aber auch Verdichter und Entspannungsteil als getrennte Maschinenelemente angeordnet sein, die durch eine Kraft übertragende Vorrichtung (Welle, Kette, oder Riemen) zu einer Funktionseinheit verbunden sind. But it can also compressor and expansion part as separate machine elements be arranged by a force-transmitting device (shaft, chain, or belt) are connected to a functional unit.

Die vielseitige Verwendungs- und Kombinationsmöglichkeit herkömml. Maschinenelemente für die Basisgruppe, verschafft der erfind. Vorrichtung hinsichtlich der Herstellungskosten einen entscheidenden Vorteil. The versatile use and combination options conventional. machine elements for the basic group, the invent. Device in terms of manufacturing costs a decisive advantage.

Die 2. Funktionsgruppe besteht:
Aus einem erfind. Arbeitsgaserhitzer für die wirksame Übertragung der Brennenergie einer Feuerungsanlage auf das Arbeitsgas, sowie einem nachgeschalteten Regenerator der mit einem erfind. Wärmespeicher ausgestattet ist um damit eine optimale Rückgewinnung der Restwärme der Feuerung, die vom Erhitzer nicht sofort aufgenommen und an das Arbeitsgas übertragen werden konnte, zu ermöglichen. The 2nd function group consists of:
From an invention. Working gas heater for the effective transfer of the combustion energy of a furnace to the working gas, and a downstream regenerator with an invent. Heat storage is equipped to enable optimal recovery of the residual heat from the furnace, which the heater could not immediately absorb and transfer to the working gas.

Der durch den Regenerator zurückgewonnene Wärmebetrag, welcher sehr beachtlich ist (ca. 70% des Abwärme-Betrages), wird unmittelbar über eine ebenfalls isolierte Rohrleitung der Heizungsanlage als vorgewärmte Frischluft zugeführt. The amount of heat recovered by the regenerator, which is very considerable (approx. 70% of the amount of waste heat), is directly via an also insulated pipe supplied to the heating system as preheated fresh air.

Invent. Working gas heater (2nd function group)

Herkömmliche Erhitzer von Heißluftmaschinen bestehen aus röhrenartigen Gebilden deren einzelne Kanäle von Arbeitsgasen durchströmt werden und an ihren Enden wieder zu einer gasdichten Verteiler bzw. Sammelstelle verbunden sind. Diese komplizierte Bauweise ist einmal sehr kostspielig und zusätzlich mit dem Nachteil behaftet, daß die Temperaturen der Brenngase wegen des relativ ungünstigen Verhältnisses (Oberfläche zu Querschnitt) nicht zufriedenstellend auf das Arbeitsgas übertragen werden. Conventional heaters of hot air machines consist of tubular structures individual channels of working gases are flowed through and at their ends to one again gas-tight distributor or collection point are connected. This is a complicated construction once very expensive and also has the disadvantage that the temperatures of the Fuel gases not because of the relatively unfavorable ratio (surface to cross section) be satisfactorily transferred to the working gas.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese aufgezeigten Probleme damit zu lösen, indem der Erhitzer eine ringförmig zylindrische Grundform besitzt und durch beidseitige Anordnung beliebig großer Wärmetauschflächen einen wesentlich besseren Wärmeübergang von den Brenngasen auf die Arbeitsgase gewährleistet, sowie aufgrund der geometrisch einfachen Form eine automatisierte und damit preisgünstige Herstellung ermöglicht. The object of the invention is to solve these problems shown by the Heater has an annular cylindrical basic shape and by arrangement on both sides any large heat exchange surfaces a much better heat transfer from the Fuel gases guaranteed on the working gases, as well as due to the geometrically simple Form enables an automated and therefore inexpensive production.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine ringförmig - zylindrische Erhitzerkammer entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 10 ausgebildet, die auf der inneren- sowie äußeren Mantelfläche mit mehreren Lamellen die der Wärmeübertragung dienen bestückt ist, und zur Verlängerung der Wegstrecke für einen besseren Wärmeübergang schraubenförmig um die zylindrische Kammer beidseitig herumgeführt sind. (ähnlich einem mehrgängigen Trapezgewinde) To achieve this, an annular-cylindrical heating chamber is appropriate the characterizing part of claim 10 formed on the inner as well as the outer surface with several lamellae that are used for heat transfer is equipped, and to extend the distance for better heat transfer are helically around the cylindrical chamber on both sides. (similar to one multi-start trapezoidal thread)

Die Erhitzerkammer funktioniert in folgender Weise:
Durch die erfind. Anordnung der Wärmetauschflächen, welche an den Außenkanten von einer feuerfesten zylindrischen Abdeckung verschlossen sind, werden die ankommenden heißen Brenngase gezwungen sich durch die relativ engen Kanäle hindurch zu zwängen, um damit einen großflächigen und auch langfristigen Kontakt zwischen den Brenngasen (Abgase) und dem Erhitzermaterial herzustellen, der höchste Übertragungswerte auf den Erhitzer und somit auf das in der Kammer befindliche Arbeitsgas ermöglicht. The heating chamber works in the following way:
By the invent. Arrangement of the heat exchange surfaces, which are closed on the outer edges by a refractory cylindrical cover, the incoming hot fuel gases are forced to squeeze through the relatively narrow channels, in order to establish a large-area and long-term contact between the fuel gases (exhaust gases) and the heating material , which enables the highest transfer values to the heater and thus to the working gas in the chamber.

Dieser überaus wichtige Wärmeübergang wird dadurch noch optimiert, indem die ringförmige Kammer im Verhältnis zur Länge einen äußerst geringen Querschnitt aufweist, so daß auch die Innenseite der Erhitzerkammer über eine großzügig dimensionierte Berührungsfläche für die Erwärmung der Arbeitsgas-Füllung verfügt. This extremely important heat transfer is further optimized by the ring-shaped Chamber has an extremely small cross-section in relation to the length, so that too the inside of the heating chamber via a generously dimensioned contact surface for the heating of the working gas filling.

Regenerator with invent. Heat storage (2nd function group) General principle of operation of a rotary regenerator

Ein rotierender Regenerator nimmt auf einer Seite die therm. Energie von heißen Abgasen durch Aufladung seines Speichermaterials entgegen und transportiert diese mittels Drehung zu einem anderen Strömungskanal wo relativ kalte Frischluft einströmt. Diese entzieht dem Speicher wieder einen Großteil seines Wärmegehaltes, wird dabei entsprechend erwärmt und kann als vorgewärmte bzw. erhitzte Frischluft der Feuerungsanlage zugeführt werden. A rotating regenerator takes the thermal energy of hot exhaust gases on one side by charging its storage material and transports it by rotation to another flow channel where relatively cold fresh air flows in. This eludes the Storage again a large part of its heat content, is heated accordingly and can be supplied to the furnace as preheated or heated fresh air.

Bei herkömmlichen Wärme-Regeneratoren besteht das allgemeine Problem darin, daß in achsialer Richtung (Strömungsrichtung) durch das verwendete Speichermedium, z. B. Metallspäne oder poröses Keramikmaterial eine thermisch leitende Verbindung besteht, die zu einem gewissen Wärmeausgleich zwischen der Ein- und Austrittsseite führt. The common problem with conventional heat regenerators is that in axial direction (flow direction) through the storage medium used, e.g. B. Metal chips or porous ceramic material is a thermally conductive connection that leads to a certain heat balance between the inlet and outlet side.

Dieser unerwünschte Effekt bei dem die heiße Eintritts-Seite merklich an Temperatur verliert, während die kühle Austritts-Seite zu sehr erwärmt wird hat zur Folge, daß einmal den austretenden Heißgasen nicht genug therm. Energie entzogen wird, sowie andererseits bei Umkehrung der Funktion, nicht die erwarteten Wärmemengen an die eintretenden kühlen Frischgase zurückgegeben werden, was die Verluste verdoppelt. This undesirable effect, in which the hot inlet side loses temperature noticeably, while the cool outlet side is heated too much, the result is that the escaping hot gases not enough thermal energy is extracted, and on the other hand at Reversal of the function, not the expected amount of heat to the incoming cool Fresh gases are returned, which doubles the losses.

Die Aufgabe der Erfindung ist, das Problem der äußerst schädlichen achsialen Wärmeleitung im Speichermedium eines Regenerators damit zu lösen, indem durch geeignete Gestaltung sowie Anordnung des Speichermaterials im Regenerator diese unerwünschte Wärmeleitung in Strömungsrichtung der Arbeitsgase unterbunden wird. The object of the invention is the problem of extremely harmful axial heat conduction to solve in the storage medium of a regenerator by appropriate design and arrangement of the storage material in the regenerator this undesirable heat conduction is prevented in the direction of flow of the working gases.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind weitestgehend berührungslos angeordnete luftdurchlässige Speichereinheiten in rotierenden- sowie auch unbeweglichen Regeneratoren, entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 13 ausgebildet. To solve this problem, air-permeable are arranged largely without contact Storage units in rotating and immobile regenerators, accordingly the characterizing part of claim 13.

Function of the invent. heat storage

Beim Aufladevorgang der Wärmespeichers werden von den einströmenden Heißgasen die isoliert gelagerten Speicherelemente der Reihe nach erhitzt, wobei den ersten Einheiten die höchste Temperatur mitgegeben wird, während die Erwärmung jedes weiteren Elementes stufenweise abnimmt, was darauf zurückzuführen ist, daß die Heißgase beim Aufladen der hintereinander liegenden Speicherelemente schrittweise ihre therm. Energie verlieren. During the charging process of the heat accumulator, the inflowing hot gases become isolated storage elements heated in order, the first units the highest temperature is given while the heating of each additional element gradually decreases, which is due to the fact that the hot gases when charging the successive storage elements gradually lose their thermal energy.

Bei Anordnung ausreichender Speichereinheiten kann den Heißgasen nahezu die gesamte thermische Energie entzogen werden, was auch für unbewegliche Regeneratoren gilt. If sufficient storage units are arranged, almost all of the hot gases can thermal energy is withdrawn, which also applies to stationary regenerators.

In Umkehrung dieser Funktion wird die einströmende Kaltluft durch die stufenweise heißer werdenden Speichereinheiten zusehends erwärmt, woraus sich der große Vorteil ergibt, daß die Frischluft vor dem Austritt die Speicherelemente mit der höchsten Temperatur passieren muß und somit ein Höchstmaß an therm. Energie aus dem Speicher mitnehmen kann. In reverse of this function, the incoming cold air becomes hotter in stages memory units are increasingly heated, resulting in the great advantage that the fresh air passes through the storage elements with the highest temperature before exiting must and can therefore take a maximum amount of thermal energy from the storage.

Das führt bei allen rotierenden- sowie unbeweglichen Regeneratoren zu einem deutlich höheren Nutzeffekt, der den Wirkungsgrad aller Heißluftmaschinen unmittelbar positiv beeinflußt. With all rotating and immobile regenerators, this clearly leads to one higher efficiency, which directly improves the efficiency of all hot air machines affected.

Die 3. Funktionsgruppe besteht:
Aus einem erfind. Mehrkammer-Erhitzer der einmal die Arbeitsdrehzahl gegenüber herkömml. Heißluftmaschinen (max 1400 U/min) um ein mehrfaches steigern kann, was die Leistungsdichte einer Maschine proportional erhöht, oder alternativ bei teilweisen Verzicht auf Drehzahlsteigerung die komprimierten Arbeitsgase für wesentlich längere Zeit im Erhitzer einschließt, wodurch ein vollkommener Wärmeübergang von den Brenngasen auf das Arbeitsgas erreicht wird, der die Wirksamkeit des Arbeitshubes optimiert. The 3rd function group consists of:
From an invention. Multi-chamber heater that once the working speed compared to conventional. Hot air machines (max 1400 U / min) can increase several times, which increases the power density of a machine proportionally, or alternatively if the partial omission of the speed increase includes the compressed working gases in the heater for a considerably longer time, resulting in a perfect heat transfer from the combustion gases to the working gas is achieved that optimizes the effectiveness of the working stroke.

Multi-chamber heater (3rd function group)

Die Arbeitsgaserhitzer von herkömml. Heißluftmotoren bestehen aus vielen röhrenförmigen Elementen die aber alle zu einer Funktionseinheit zusammengefaßt sind, so daß effektiv nur eine einzige Erhitzerkammer entsteht. The working gas heaters from conven. Hot air motors consist of many tubular ones Elements that are all combined into a functional unit, so that effectively only a single heating chamber is created.

Daraus ergibt sich das Problem, daß bei höherer Drehfrequenz die verfügbare Zeit für den Wärmeübergang von Erhitzerwand auf das Arbeitsgas nicht ausreichend ist und dadurch das Arbeitsgas nur noch ungenügend erwärmt wird. This results in the problem that the time available for the higher rotational frequency Heat transfer from the heater wall to the working gas is not sufficient and as a result Working gas is only insufficiently heated.

Dieser unerwünschte Effekt, welcher einmal die Wirksamkeit des Kreisprozesses erheblich beeinträchtigt, ist auch dafür verantwortlich, daß die Arbeitsdrehzahl von Heißluftmotoren nicht wesentlich über 1400 U/min zu steigern ist, was gleichzeitig auch der Leistungsdichte einer Maschine enge Grenzen setzt. This undesirable effect, which once made the effectiveness of the cycle considerably is also responsible for the fact that the working speed of hot air motors can not be increased significantly above 1400 rpm, which is also the power density limits the machine.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Probleme dadurch zu lösen, daß jedem Arbeitsraum (Zylinder) eines Heißluftmotors mehrere getrennt arbeitende Erhitzerkammern zugeordnet werden. The object of the invention is to solve the problems shown in that everyone Working space (cylinder) of a hot-air engine several separately working heating chambers be assigned.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein System bestehend aus wenigstens zwei Erhitzerkammern und zwei Verteilerventilen (für Ein- und Auslaß), entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 16 ausgebildet, welches die Funktionen der Kammern in der Weise steuert, daß diese nur nacheinander befüllt und entleert werden können. A system consisting of at least two heating chambers is used to achieve this object and two distribution valves (for inlet and outlet), corresponding to the characteristic part of claim 16, which the functions of the chambers in the way controls that these can only be filled and emptied one after the other.

Der Mehrkammer-Erhitzer funktioniert in folgender weise:
Bei der erfind. Heißluftmaschine mit offenen Kreisprozeß, wird der Arbeitsgaserhitzer mit vorkomprimierten Frischluft (Arbeitsgas) befüllt und nach erfolgter Temperatursteigerung, die eine Druckerhöhung zur Folge hat, das Arbeitsgas durch Öffnen eines Ventiles in einen Arbeitszylinder entlassen, wo es durch Entspannung Arbeit verrichtet. The multi-chamber heater works in the following way:
With the invent. Hot air machine with an open cycle, the working gas heater is filled with pre-compressed fresh air (working gas) and after the temperature has increased, which results in an increase in pressure, the working gas is released by opening a valve in a working cylinder, where it does work by relaxation.

Diese gasdyn. Vorgänge gelten in vollem Umfang auch für den Mehrkammer-Erhitzer, der entscheidende Vorteil besteht jedoch darin, daß durch Anordnung mehrerer Kammern von denen je Arbeitszyklus der Maschine nur jeweils eine befüllt und entleert wird, mehrere bereits gefüllte Kammern gleichzeitig von den Brenngasen beaufschlagt werden, so daß bei gleicher Drehfrequenz der Maschine, das Arbeitsgas der Anzahl der Kammern entsprechend länger erhitzt wird und dadurch mehr Wärmeenergie aufnehmen kann. This gas dyn. The same applies to the multi-chamber heater, the decisive advantage is, however, that by arranging several chambers of which only one is filled and emptied per work cycle of the machine, several already filled chambers are simultaneously acted upon by the fuel gases, so that at same frequency of rotation of the machine, the working gas corresponding to the number of chambers is heated longer and can therefore absorb more thermal energy.

Alternativ betrachtet ergibt sich der große Vorteil, daß bei Verzicht auf längeres Aufheizen der Arbeitsgase die Drehzahl der Heißluftmaschine proportional zur Anzahl der zu einem Funktionspaket verbundenen Erhitzerkammern, gesteigert werden kann. As an alternative, there is the great advantage that if there is no longer heating up the working gases the speed of the hot air machine proportional to the number of one Function package connected heater chambers, can be increased.

Die Erfindung wird an Hand folgender Figuren und Ausführungsbeispielen erläutert. The invention is explained on the basis of the following figures and exemplary embodiments.

Es zeigen: Show it:

2nd functional group

Fig. 1 Längsschnitt durch den erfind. Arbeitsgas-Erhitzer Fig. 1 longitudinal section through the invention. Working gas heater

Fig. 2 Radialschnitt des Erhitzers Fig. 2 radial section of the heater

Fig. 3 Seitenansicht des Erhitzers Fig. 3 side view of the heater

Fig. 4 Schnitt durch den Regenerator mit erfind. Wärmespeicher Fig. 4 section through the regenerator with inventive. heat storage

Fig. 5 Achsiale Ansicht des Regenerators Fig. 5 Axial view of the regenerator

Fig. 6 Anordnungsübersicht der erfind. Elemente Fig. 6 arrangement overview of the invention. elements

3rd functional group

Fig. 7 Radialschnitt durch den erfind. Mehrkammer Erhitzer mit Feuerungsanlage Fig. 7 radial section through the invention. Multi-chamber heater with firing system

Fig. 8 Längsschnitt durch den Mehrkammer Erhitzer mit Ventilanlage und Arbeitszylinder Fig. 8 longitudinal section through the multi-chamber heater with valve system and working cylinder

Basisgruppe

Fig. 9 Anordnungsübersicht (Verdichter- und Entspannungsteil kombiniert) Fig. 9 Overview of arrangement (compressor and expansion part combined)

Fig. 10 Anordnungsübersicht mit getrennt angeordneten Bauelementen Fig. 10 arrangement overview with separately arranged components

Um die Funktionsweise der Erfindung zu verdeutlichen, sind in den Fig. 1 bis 10 die grundlegenden Funktionselemente und deren erfind. Ausgestaltung dargestellt. To illustrate the operation of the invention, 1 the basic function elements and their in Figs. Erfind to 10. Shown design.

Die Fig. 1 zeigt den Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsart des erfind. Erhitzers 1 mit den außen- und innenseitig schraubenförmig angeordneten Wärmetausch-Lamellen 2 und 2'. Diese sind von beiden Seiten von einem Rohr 3 und 3' in der Weise ummantelt, daß die heißen Brenngase welche von der Brenneinrichtung 5 erzeugt werden gezwungen sind durch die gewundenen Kanäle 4 zu strömen, um dabei einen Großteil ihrer therm. Energie an die Lamellen 2 und 2' zu übertragen, welche dann durch Wärmeleitung des Materials auf die innen- und außen liegenden Wände der Erhitzerkammer 1' übergeht. Das Mantelrohr 3' ist auf der dem Feuer zugewandten Seite verschlossen und zur besseren Strömungsführung die Verschlußfläche 3" vorzugsweise in einer aerodynamisch günstigen Form ausgebildet. Fig. 1 shows the longitudinal section of a preferred embodiment of the invention. Heater 1 with the outside and inside helically arranged heat exchange fins 2 and 2 '. These are sheathed on both sides by a tube 3 and 3 'in such a way that the hot fuel gases which are generated by the combustion device 5 are forced to flow through the winding channels 4 , in order to thereby transfer a large part of their thermal energy to the fins 2 and 2 'to be transferred, which then passes through heat conduction of the material onto the inner and outer walls of the heating chamber 1 '. The casing tube 3 'is closed on the side facing the fire and, for better flow guidance, the closure surface 3 "is preferably designed in an aerodynamically favorable form.

Zur Befüllung und Entleerung der Erhitzerkammer 1' mit Arbeitsluft, sind wenigstens zwei tangential anliegende Anschlußrohre 6 in beliebiger Winkellage angeordnet. For filling and emptying the heating chamber 1 'with working air, at least two tangentially connected connecting pipes 6 are arranged in any angular position.

Die Frischluft für die Brenneinrichtung 5 wird vorzugsweise durch eine zentrale Öffnung 7 zugeführt, die auch radial angeordnet und auf mehrere Kanäle verteilt sein kann. The fresh air for the combustion device 5 is preferably supplied through a central opening 7 , which can also be arranged radially and can be distributed over several channels.

Die Fig. 2 zeigt einen Radialschnitt des kreisrunden Erhitzers 1 mit der ringförmigen Erhitzerkammer 1' und den Anschnitten der Strömungskanäle 4, die innen- und außenseitig von den zylindrischen Mantelrohren 3 und 3' umschlossen sind. Fig. 2 shows a radial section of the circular heater 1 with the annular heater chamber 1 'and the gates of the flow channels 4 , which are enclosed on the inside and outside by the cylindrical jacket tubes 3 and 3 '.

Die Anschlußrohre 6 für die Befüllung und Entleerung, münden tangential in die ringförmige Erhitzerkammer 1' um damit ein ungehindertes Ein- und Ausströmen der Arbeitsgase zu gewährleisten. Rückwärtig gesehen sind acht einzelne Brennelemente der Brenneinrichtung 5 dargestellt, die bevorzugt in der Mitte der Strömungskanal-Einlässe angeordnet sind. The connecting pipes 6 for filling and emptying open tangentially into the annular heating chamber 1 'in order to ensure unimpeded inflow and outflow of the working gases. Seen from the rear, eight individual fuel elements of the fueling device 5 are shown, which are preferably arranged in the middle of the flow channel inlets.

Die Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Erhitzers 1 mit den schraubenförmig gewundenen Strömungskanälen 4 die von den äußeren Wärmetausch-Lamellen 2 gebildet werden, sowie die Anschlußrohre 6 die im Bereich der Einmündung in die Erhitzerkammer 1' vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die schraubenförmigen Windungen dienen nur dem Zweck die Strömungskanäle 4 wesentlich zu verlängern, um damit einen intensiveren Wärmeübergang von den Brenngasen auf das Material des Erhitzers herbeizuführen. Fig. 3 shows a side view of the heater 1 with the helically wound flow channels 4 which are formed by the outer heat exchange fins 2 , as well as the connecting pipes 6 which preferably have a rectangular cross section in the region of the confluence with the heater chamber 1 '. The helical windings only serve the purpose of substantially extending the flow channels 4 in order to bring about a more intensive heat transfer from the fuel gases to the material of the heater.

Die Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch den Rotations-Regenerator 10 der mit wenigstens zwei Speicherkammern 9 ausgestattet ist, die vorzugsweise als kreisförmige Ausnehmung in einem feuerbeständigen Rotationskörper 12 ausgebildet sind. FIG. 4 shows a longitudinal section through the rotary regenerator 10 which is equipped with at least two storage chambers 9, which are preferably of a circular recess in a refractory body of revolution 12 is formed.

Der Antrieb kann wahlweise über ein den Rotationskörper 12 ringförmig umgreifendes Kettenrad 11, oder auch über die Drehachse 8 erfolgen. Der Rotationskörper 12 ist zwischen zwei relativ luftdicht anliegenden Segmenten 13 und 13' eingelagert, die mit vorzugsweise runden Durchlässen 14 versehen sind, welche dem Querschnitt der Kammer 9 angepaßt sind und die Aufgabe haben, den wechselseitigen Zustrom der heißen und kalten Gase zu den Speicherkammern 9 zu ermöglichen. Um zur Weiterleitung der Strömung auf einen geringeren Rohrquerschnitt überzuwechseln, können die Querschnitte der Durchlässe 14 kegelförmig verjüngt werden. The drive can optionally take place via a sprocket 11 encircling the rotating body 12 , or else via the axis of rotation 8 . The rotary body 12 is embedded between two relatively airtight segments 13 and 13 ', which are provided with preferably round passages 14 which are adapted to the cross section of the chamber 9 and have the task of ensuring the mutual inflow of the hot and cold gases to the storage chambers 9 to enable. In order to change over to a smaller pipe cross section in order to forward the flow, the cross sections of the passages 14 can be tapered conically.

In den wenigstens zwei Kammern 9 befindet sich der erfind. Wärmespeicher 15, bestehend aus perforierten (fein gelochten) metallischen Scheiben 16 die so angeordnet sind, daß sie sich gegenseitig nicht berühren bzw. nur geringste Berührungspunkte aufweisen, was durch Einfügen feiner Distanzringe 17 (Abstandhalter) im Umfangsbereich der Speicherelemente 16 oder auch an anderer Stelle der Scheiben erfolgen kann. Durch die isolierte Anordnung der Speicherelemente 16 wird erreicht, daß deren unterschiedliche Temperaturen nicht auf benachbarte Einheiten übergreifen können und somit auch kein therm. Ausgleich in achsialer Richtung eintreten kann. Hohe Wirksamkeit des Wärme-Regenerators 10 wird nur dadurch erreicht, wenn die Temperaturen zwischen der Ein- und Austrittsseite des Wärmespeichers 15 hohe Differenzen aufweisen. The invention is in the at least two chambers 9 . Heat accumulator 15 , consisting of perforated (finely perforated) metallic disks 16 which are arranged in such a way that they do not touch one another or have only the slightest points of contact, which is achieved by inserting fine spacer rings 17 (spacers) in the peripheral region of the storage elements 16 or elsewhere the disks can be done. The insulated arrangement of the storage elements 16 ensures that their different temperatures cannot spread to neighboring units and thus no thermal compensation can occur in the axial direction. High efficiency of the heat regenerator 10 is only achieved if the temperatures between the inlet and outlet sides of the heat accumulator 15 have large differences.

Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht des Regenerators 10 dessen Speicherkammern 9 mit zwei Durchlässen 14 in den Segmenten 13 die gerade deckungsgleich sind, d. h. sich in Auflade- und Entladestellung befinden. Dahinter liegend (gestrichelt dargestellt) der Rotationskörper 12 mit zwei weiteren Speicherkammern 9 die von den Segmenten 13 noch verschlossen sind, sowie der Rotationskörper 12 dessen Drehfrequenz im Bereich von ca. 60 U/min liegt und über ein den Umfang umgreifendes Kettenrad 11, welches mittels Kette 11' und ein Getriebe 18, von der Motorwelle direkt oder einer externen Energiequelle (z. B. Elektromotor) angetrieben wird. FIG. 5 shows a view of the regenerator 10 whose storage chambers 9 have two passages 14 in the segments 13 which are just congruent, ie are in the charging and discharging position. Behind it (shown in dashed lines) the rotating body 12 with two further storage chambers 9 which are still closed by the segments 13 , and the rotating body 12 whose rotational frequency is in the range of approx. 60 rpm and via a sprocket 11 encompassing the circumference, which means Chain 11 'and a gear 18 , driven directly by the motor shaft or by an external energy source (e.g. electric motor).

Die Fig. 6 zeigt die funktionale Anordnung der erfind. Elemente wie, Arbeitsgas-Erhitzer 1 mit der Brenneinrichtung 5 und dem nachgeschalteten Wärme-Regenerator 10, welche durch Rohrleitungen sowie Ein- und Auslaßventilen mit einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Entspannung der Arbeitsgase (Kolbenmaschine) verbunden sind. Fig. 6 shows the functional arrangement of the invent. Elements such as, working gas heater 1 with the combustion device 5 and the downstream heat regenerator 10 , which are connected by pipes and inlet and outlet valves with a device, not shown, for relaxing the working gases (piston machine).

Die Fig. 7 zeigt einen Radialschnitt durch den erfind. Mehrkammer-Erhitzer 19 der aus wenigstens zwei Speicherkammern 20 besteht, die alle gleichzeitig von den Brenngasen der Feuerungsanlage 21, beaufschlagt werden. Fig. 7 shows a radial section through the erfind. Multi-chamber heater 19 which consists of at least two storage chambers 20 , all of which are acted upon simultaneously by the combustion gases from the combustion system 21 .

Die wenigstens zwei Kammern 20 werden beim Anlassen der Maschine zunächst alle gefüllt, indem das Auslaßventil 25 oder ein nicht dargestelltes Absperrventil, welches sich zwischen Erhitzerkammer 20 und dem Arbeitszylinder befindet, in der Anlaßphase geschlossen ist. Die Frischgasfüllung der Kammern 20 erfolgt durch schnelles Einströmen der vorkomprimierten Frischluft aus dem Druckbehälter 23. The at least two chambers 20 are all initially filled when the engine is started by the outlet valve 25 or a shut-off valve, not shown, which is located between the heating chamber 20 and the working cylinder, being closed in the starting phase. The chambers 20 are filled with fresh gas by rapid inflow of the pre-compressed fresh air from the pressure vessel 23 .

Die Fig. 8 zeigt einen achsialen Schnitt durch den Mehrkammer-Erhitzer 19 mit den Verteilerventilen 24 und 25 für den Ein- und Auslaß, die vorzugsweise als Drehschieber ausgeführt sind, sowie einer Drehachse 26 für den Antrieb der beiden Ventilgruppen. Unmittelbar am Auslaßventil 25 befindet sich wenigstens ein Arbeitszylinder 27 mit einem Arbeitskolben 28, sowie eine Rohrleitung 29 welche den Arbeitsraum mit einem Puffergefäß 30 verbindet. Fig. 8 shows an axial section through the multi-chamber heater 19 with the distributor valves 24 and 25 for the inlet and outlet, which are preferably designed as rotary valves, and an axis of rotation 26 for driving the two valve groups. Immediately at the outlet valve 25 there is at least one working cylinder 27 with a working piston 28 , as well as a pipeline 29 which connects the working space with a buffer vessel 30 .

Das durch Öffnen des Einlaßventiles 24 über den Druckbehälter 23 in die Kammern 20 einströmende und bereits verdichtete Arbeitsgas (Luft), wird von den mind. 2000° heißen Brenngasen der Feuerungsanlage 21 so lange erhitzt bis die Entleerung der jeweiligen Kammer 20 durch Öffnen des Auslaßventiles 25 erfolgt. Dieser Zeitraum des Aufheizens der Arbeitsgase ist um so länger und wirksamer, je mehr Kammern 20 zu einem Funktionspaket zusammenwirken. Beim Öffnen des Auslaßventiles 25 gelangen die Arbeitsgase mit den durch die Erhitzung gestiegenen Arbeitsdruck in wenigstens einen Arbeitszylinder 27 wo durch die Bewegung des Arbeitskolbens 28 Entspannungsarbeit geleistet wird. Dabei kühlen sich die Arbeitsgase ab und werden mit Ihrer noch vorhandenen Resttemperatur vom Arbeitskolben 28 ausgeschoben, wo diese vorzugsweise über das Auslaßventil 25 und eine Rohrleitung 29 in wenigstens ein Puffergefäß 30 gelangen. The already compressed working gas (air) flowing into the chambers 20 by opening the inlet valve 24 via the pressure vessel 23 is heated by the at least 2000 ° hot combustion gases of the furnace 21 until the respective chamber 20 is emptied by opening the outlet valve 25 he follows. This period of heating the working gases is longer and more effective the more chambers 20 work together to form a functional package. When the outlet valve 25 is opened , the working gases with the working pressure which has increased due to the heating reach at least one working cylinder 27 where relaxation work is performed by the movement of the working piston 28 . The working gases cool down and are pushed out by the working piston 28 with their remaining temperature, where they preferably reach the at least one buffer vessel 30 via the outlet valve 25 and a pipeline 29 .

Hier werden die Ausschiebe-Druckwellen geglättet, so daß die aus dem Arbeitszylinder 27 stammende noch relativ heiße Arbeitsluft, zusammen mit der über den Regenerator 22 zuströmenden vorerhitzten Frischluft, weitestgehend pulsfrei der Feuerungsanlage zugeführt werden kann. Here, the push-out pressure waves are smoothed, so that the relatively hot working air originating from the working cylinder 27 , together with the preheated fresh air flowing in via the regenerator 22 , can be fed to the firing system largely without a pulse.

Bei Maschinen mit mehreren Arbeitszylindern kann wegen der gleichmäßigeren Strömung ggf auf das Puffergefäß 30 verzichtet werden. In the case of machines with several working cylinders, the buffer vessel 30 may be dispensed with because of the more uniform flow.

Durch das wirksam arbeitende Wärme-Rückführsystem, sowie einer Isolierung aller Wärme abgebenden Teile gegen therm. Verluste, ist gemäß den Grundsätzen der Wärmelehre ein hoher mechan. Wirkungsgrad der erfind. Vorrichtung zu erwarten. Thanks to the effective heat recirculation system and insulation of all heat emitting parts against thermal losses, is in accordance with the principles of thermal theory high mechan. Efficiency of the invent. Expected device.

Die Fig. 9 zeigt eine Anordnungsübersicht aller Funktionsgruppen mit kombinierter Funktion der Bauelemente für Verdichtung 31 und Entspannung 32, die zusammen mit dem vorzugsweise ringförmigen Druckbehälter 23 der gleichzeitig als Luftkühler ausgebildet sein kann, die erste Funktionsgruppe (Basisgruppe) bilden. FIG. 9 shows an overview of the arrangement of all functional groups with a combined function of the components for compression 31 and relaxation 32 , which together with the preferably annular pressure vessel 23, which can also be designed as an air cooler, form the first functional group (basic group).

Die Feuerungsanlage 21 mit dem darin befindlichen erfind. Arbeitsgaserhitzer 1 und einem nachfolgenden rotierenden Regenerator 10 in welchem sich der erfind. Wärmespeicher 15 befindet, stellen die 2. Funktionsgruppe dar. The furnace 21 with the invented therein. Working gas heater 1 and a subsequent rotating regenerator 10 in which the invent. Heat storage 15 is located, represent the 2nd function group.

Alle Elemente der Basisgruppe einschließlich der Ein- und Auslaßventile 24 und 25 werden von einem durch das Lüfterrad 33 erzeugten Kühlluftstrom in der dargestellten Reihenfolge gekühlt. Durch eine Steuerklappe 34 wird die Menge der über den Regenerator 10 zur Feuerungsanlage 21 zurückzuführenden vorgewärmten Frischluftmenge, entsprechend des erforderlichen Lambda-Wertes der Feuerung geregelt. Das thermische Potential des Warmluftanteils, der im Bereich der Steuerklappe 34 noch vor dem Regenerator 10 aus dem Gesamtluftstrom abgezweigt wird, ist sehr gering und kann außerhalb der Maschine noch zu Heizzwecken Verwendung finden. Alle Wärme führenden Druck- und Zirkulationsleitungen, sowie Kühlluftschächte etc. die nicht von dem gemeinsamen Kühlluftstrom beaufschlagt werden, sind gegen therm. Verluste isoliert. All elements of the base group including the inlet and outlet valves 24 and 25 are cooled in the order shown by a cooling air flow generated by the fan wheel 33 . A control flap 34 regulates the amount of preheated fresh air to be returned to the combustion system 21 via the regenerator 10 , in accordance with the required lambda value of the combustion. The thermal potential of the hot air portion, which is branched off from the total air flow in the area of the control flap 34 before the regenerator 10 , is very low and can also be used for heating purposes outside the machine. All heat-carrying pressure and circulation lines, as well as cooling air shafts etc., which are not acted upon by the common cooling air flow, are insulated against thermal losses.

Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsvariante der Fig. 9 bei dem die Bauelemente für Frischgasverdichtung 31 und Entspannung 32 getrennt angeordnet, aber durch ein kraftübertragendes Element 35 zu einer Funktionseinheit verbunden sind. Aufstellung der verwendeten Bezugsziffern 1 erfind. Arbeitsgas - Erhitzer
1' ringförmige Erhitzerkammer
2 außen liegende Wärmetausch-Lamellen (Tauschflächen)
2' innen liegende Wärmetausch-Lamellen (Tauschflächen)
3 außen liegendes Mantelrohr
3' innen liegendes Mantelrohr
3" strömungsgünstige Verschlußfläche
4 schraubenförmige Strömungskanäle
5 Brenneinrichtung
6 Anschlußrohre der Erhitzerkammer
7 Öffnung für Frischluftzufuhr
8 Drehachse des Rotationskörpers
9 Speicherkammer
10 rotierender Wärme-Regenerator
11 ringförmiges Kettenrad
11' Antriebskette
12 Rotationskörper
13 erhitzerseitiges Segment
13' vorderes Segment
14 Segment-Durchlässe
15 erfind. Wärmespeicher
16 Speicherelemente
17 Distanzringe (Abstandhalter)
18 Untersetzungsgetriebe
19 erfind. Mehrkammer-Erhitzer
20 Erhitzerkammer
21 Feuerungsanlage
22 Abgaswärmetauscher oder Regenerator
23 Druckbehälter für komprimierte Frischluft
24 Verteilerventil für den Einlaß
25 Verteilerventil für den Auslaß
26 Drehachse
27 Arbeitszylinder
28 Arbeitskolben
29 Verbindungsrohr
30 Puffergefäß für ausgeschobene Arbeitsgase
31 Bauelement zur Arbeitsgasverdichtung (Luft)
32 Bauelement für Heißgasentspannung
33 Lüfterrad
34 Steuerklappe für Warmluftrückführung
35 Vorrichtung zur Kraftübertragung
FIG. 10 shows an embodiment variant of FIG. 9 in which the components for fresh gas compression 31 and expansion 32 are arranged separately, but are connected to a functional unit by a force-transmitting element 35 . List of reference numerals 1 used. Working gas heater
1 'annular heating chamber
2 external heat exchange fins (exchange surfaces)
2 'internal heat exchange fins (exchange surfaces)
3 outer casing pipe
3 'inner jacket tube
3 "streamlined closure surface
4 helical flow channels
5 burner
6 connecting pipes of the heating chamber
7 Opening for fresh air supply
8 axis of rotation of the rotating body
9 storage chamber
10 rotating heat regenerator
11 ring-shaped sprocket
11 'drive chain
12 rotating bodies
13 heater-side segment
13 'front segment
14 segment diffusers
15 invention heat storage
16 storage elements
17 spacer rings
18 reduction gear
19 invention. Multi-chamber heater
20 heating chamber
21 combustion plant
22 Exhaust gas heat exchanger or regenerator
23 pressure tanks for compressed fresh air
24 distributor valve for the inlet
25 distributor valve for the outlet
26 axis of rotation
27 working cylinders
28 working pistons
29 connecting pipe
30 buffer vessel for exhausted working gases
31 component for working gas compression (air)
32 Component for hot gas relaxation
33 fan wheel
34 Control flap for warm air return
35 Device for power transmission

Claims

1. Device for converting thermal energy into mechan. Kinetic energy, which is operated in an open cycle with high working medium compression (air) and external combustion, i.e. working gas heating via heat exchangers, and is equipped with a system for waste heat recovery for use in the next working cycle, whereby the desired properties such as absolute all-roundness, cleanest combustion and A high mechanical efficiency is guaranteed, characterized in that the device consists of a base group, which consists of at least one working space for fresh gas compression (air) ( 31 ), at least one element for pressure storage ( 23 ), which is preferably designed as a cooler, and at least a work space (cylinder) ( 32 ) for hot gas relaxation, which is in close working relationship with other functional groups, such as an invention. Working gas heater ( 1 ), a regenerator with invent. Heat storage ( 15 ), and an inventive. Multi-chamber heater ( 19 ), which can significantly increase the working speed and thus the power density, forms an extremely effective operating unit.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the basic elements for compression ( 31 ) and relaxation ( 32 ) appear combined in a machine unit with at least two work spaces, as shown in FIG. 9.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the base elements ( 31 and 32 ) form at least two separate machine units which are connected to a connecting element ( 35 ) to form a functional unit, according to FIG. 10.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the basic elements ( 23 , 31 and 32 ) in a cooling air flow generated by a ventilation system in the order: 1. pressure accumulator, 2. compressor, 3. expansion unit, are arranged and that this arrangement is not valid when using liquid coolants.

5. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that for the elements of fresh gas compression ( 31 ) and hot gas expansion ( 32 ) mainly to reduce the manufacturing costs, any commercially available piston, screw or turbo compressor, as well as all known engine designs with slight changes , are to be used.

6. The device according to claim 1, characterized in that all the functional groups connecting heat-conducting pipes, flow channels, cladding, etc. are insulated against thermal losses on the inside or outside.

7. The device according to claim 1, characterized in that the working gas heater ( 1 ) with at least two valves ( 24 and 25 ) with the elements of the base group ( 23 and 32 ) is functionally connected, which work together synchronously and preferably as a disc or ball valve or are designed as an oscillating flat slide.

8. The device according to claim 1, characterized in that the amount of air to be returned to the furnace ( 21 ) and heated by the cooling of the base elements ( 23 , 31 and 32 ) is regulated by a control flap ( 34 ) in accordance with the required lambda value of the furnace becomes.

9. The device according to claim 1 to 3, characterized in that the operating unit not all shown inventive. Functional groups must contain together.

10. Working gas heater ( 1 ) for hot-air machines which makes it possible to transfer the thermal energy of fuel gases or exhaust gases with high efficiency to the working gases, characterized in that an annular and cylindrical heating chamber ( 1 ') on the inside and outside with heat exchange Lamellas ( 2 and 2 ') is provided, which are screwed around the chamber ( 1 ') to extend the distance and increase the contact times and are closed on both sides with a casing tube ( 3 and 3 ') in such a way that the hot fuel gases ( Exhaust gas) can only flow through these channels ( 4 ) and thereby release most of their thermal energy to the heat exchange surfaces ( 2 and 2 ') before they can leave the flow channels ( 4 ) again, and that the heating chamber ( 1 ' ) is equipped with at least two connecting pipes ( 6 ) for filling and emptying.

11. Working gas heater according to claim 10, characterized in that the helically arranged flow channels ( 4 ) multi-course, that is, at least two separate channels are formed.

12. Working gas heater according to claim 10, characterized in that the at least two connecting pipes ( 6 ) open tangentially into the annular chamber ( 1 ').

13. Heat accumulator ( 15 ) for rotating and immovable regenerators, which completely eliminates the problem of a harmful and therefore undesirable heat conduction of the storage material in the direction of the flow, characterized in that in at least one storage chamber ( 9 ) temperature-resistant and air-permeable storage elements ( 16 ) metallic or ceramic material, arranged at short intervals so that there is no conductive connection between the individual elements ( 16 ) which could transfer the thermal energy to neighboring units, which is achieved by inserting thin-walled spacer rings ( 17 ), preferably in the area of the circumference the storage elements ( 16 ), or by punctiform spacers at any points of the storage elements ( 16 ).

14. Heat storage device according to claim 13, characterized in that the elements ( 16 ) consist of numerous single-layer platelets, or of multilayer composite material which is filled with fibrous, granular or porous storage material.

15. Heat storage device according to claim 13 u. 14, characterized in that the memory elements ( 16 ) also have a square, rectangular or polygonal outline shape.

16. Multi-chamber heater ( 19 ) which is assigned as a functional unit to each working cylinder of a hot-air machine, so that either a longer containment of the working gases for their more intense heating, or as an alternative to achieve a much faster sequence of relaxation cycles of the hot gases, characterized in that at least two Erhitzerkammern (20) all of which are acted upon simultaneously by the hot combustion gases, are connected in the way to a function package, that the individual chambers (20) are functionally separated by distributing valves (24 and 25) which are preferably executed as a rotary slide, so that with each working cycle of the machine only one chamber ( 20 ) is filled and the chamber with the most recent filling is emptied approximately at the same time, after which the increased gas pressure in the chamber ( 20 ) in the working cylinder ( 27 ) does relaxation work.

17. Multi-chamber heater according to claim 16, characterized in that for the initial filling of the chambers ( 20 ) in the starting phase of the machine, either the outlet valve ( 25 ), or a shut-off valve, not shown, between the heater ( 19 ) and working cylinder ( 27 ) is arranged until it remains closed until all chambers ( 20 ) have received their first fresh gas filling.

18. A multi-chamber heater according to claim 16, characterized in that the counting to a function package least two Erhitzerkammern (20) are stationary and rotate the distributor valve, as well as the chambers (20) can rotate in the furnace (21), in which If the distributor valves ( 24 and 25 ) are immobile.

19. Multi-chamber heater according to one of claims 16 to 18, characterized in that the valve group ( 24 and 25 ) is arranged outside the firing system ( 21 ) and both valves are preferably driven synchronously by a fire-resistant or protected axis of rotation ( 26 ).

20. Multi-chamber heater according to claim 16, characterized in that for the at least two chambers ( 20 ) both the construction of the inventive working gas heater ( 1 ) and any other type of heater is to be used.