DE10319806A1 - Stirling engine, e.g. for obtaining energy from sunlight or regenerative or fossil fuels has a large surface heat exchanger in both the expansion and compression cylinders and does not require a regenerator - Google Patents

Stirling engine, e.g. for obtaining energy from sunlight or regenerative or fossil fuels has a large surface heat exchanger in both the expansion and compression cylinders and does not require a regenerator

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DE10319806A1 DE2003119806 DE10319806A DE10319806A1 DE 10319806 A1 DE10319806 A1 DE 10319806A1 DE 2003119806 DE2003119806 DE 2003119806 DE 10319806 A DE10319806 A DE 10319806A DE 10319806 A1 DE10319806 A1 DE 10319806A1
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Abstract

Heat power engine based on the Stirling principle has a large surface heat exchanger in the expansion and compression cylinders. Further it does not require a regenerator.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine entsprechend dem idealen Stirlingprinzip mit Erhitzer, Expansionszylinder und Expansionskolben, Kühler, Kompressionszylinder, Kompressionskolben und Regenerator, so beschrieben unter http://www-ifkm.mach.unikarlsruhe.de/Html/Project/Stirling/stirling.html Bild 4, in dem das Arbeitsgas durch Expansions-( The invention relates to a heat engine according to the ideal Stirling principle with heater expansion cylinder and expansion pistons, condenser, compression cylinder, the compression piston and regenerator, as described with http://www-ifkm.mach.unikarlsruhe.de/Html/Project/Stirling/stirling.html Figure 4, in which the working gas (by expansion 6 6 ) und Kompressionskolben( (), And compression piston 9 9 ) fast vollständig aus Expansions-( ) Almost completely (from expansion 8 8th ) und Kompressionszylinder( () And compression cylinder 5 5 ), Erhitzer( (), Heater 1 1 ) und Kühler( () And cooler 2 2 ) verdrängt wird. ) Is displaced. Dem Stand der Technik nach sind Stirlingmotoren meist mit separaten Erhitzer( The prior art are usually Stirling engines (with separate heaters 1 1 ), Kühler( (), Condenser 2 2 ) und Regenerator( () And regenerator 20 20 ) ausgelegt, der dadurch unvermeidbare Totraum und der aufbaubedingte, zwangsweise nicht korrekte Ablauf des Stirlingprozesses wirken sich negativ auf Wirkungsgrad und Leistungsdichte aus. ) Designed, the resulting unavoidable dead space and the construction-related forcibly incorrect sequence of the Stirling process, have an adverse effect on efficiency and power density.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Wärmekraftmaschine bereit zu stellen, die über grossflächige Wärmetauscher in Expansions- und Kompressionszylinder verfügt, keinen Regenerator benötigt, weniger Totraum aufweist als dem Stand der Technik nach bekannt ist und der Arbeitsprozessablauf dem idealen Stirlingprinzip entspricht. The invention has for its object to provide a heat engine that has large-area heat exchanger in expansion and compression cylinders, no regenerator required having less dead space than the prior art is known and the work process flow corresponds to the ideal Stirling principle.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Wärmekraftmaschine ( This object is (for a heat engine 1 1 ) mit Erhitzer( ) (With heater 1 1 ), Expansionszylinder( () Expansion cylinder 5 5 ) und Expansionskolben( () And expansion pistons 6 6 ), Kühler( (), Condenser 2 2 ), Kompressionszylinder( (), The compression cylinder 8 8th ), Kompressionskolben( (), Compression piston 9 9 ) dadurch gelöst, dass der Expansionszylinder( ) Achieved in that the expansion cylinder ( 5 5 ) mit dem Erhitzer( ) (With the heater 1 1 ) den Expansionsraum( ) The expansion chamber ( 7 7 ) und der Kompressionszylinder( ) And the compression cylinder ( 8 8th ) mit dem Kühler( ) (With the radiator 2 2 ) den Kompressionsraum( ) The compression chamber ( 10 10 ) bildet. ) Forms. Das Arbeitsgas vom Expansionskolben( The working gas from the expansion piston ( 6 6 ) aus Expansionszylinder( ) (From expansion cylinder 5 5 ) und Erhitzer( (), And heater 1 1 ) und vom Kompressionskolben( ) And (the compression piston 9 9 ) aus Kompressionszylinder( ) (From compression cylinder 8 8th ) und Kühler( () And cooler 2 2 ) fast vollständig verdrängt wird. ) Is almost completely suppressed. Wobei der Kompressionskolben( The compression piston ( 9 9 ) das komprimierte kalte Arbeitsgas nicht durch den Kühler( ) The compressed cold gas does not work (by the cooler 2 2 ) wie nach dem Stand der Technik bekannt sondern durch den Erhitzer( ) As is known in the prior art, but (through the heater 1 1 ) in den Expansionszylinder( ) (In the expansion cylinder 5 5 )und der Expansionskolben( ) And the expansion piston ( 6 6 ) das expandierte Arbeitsgas nicht durch den Erhitzer( ) The expanded working gas not (by the heater 1 1 ) sondern durch den Kühler( ) But (through the radiator 2 2 ) in den Kompressionszylinder( ) (In the compression cylinder 8 8th ) schiebt. ) Pushes. Im Grundaufbau sind Erhitzer( In basic construction heaters are ( 1 1 ) und Kühler( () And cooler 2 2 ) ( () 4 4 ) baugleich, sie bestehen vorzugsweise aus gleichlangen konischen Rohren( ) Identical, they preferably consist of equal length conical tubes ( 4 4 ), die axial zu einander, mit gleichem, geringst möglichen Abstand zu einander, in grösst möglichster Anzahl, mit ihrem grösseren und kleineren Durchmesser je in einer entsprechend durchbohrten Scheibe( ) Axially depending on (to each other, with the same, the lowest possible distance to each other, in the largest of the greatest possible number, with their larger and smaller diameter in a correspondingly perforated disc 3 3 ), die dem Durchmesser des Expansions-( ) That (the diameter of the expansion 5 5 ) bzw. Kompressionszylinder( () And compression cylinder 8 8th ) entspricht, druckfest verbunden sind. ) Corresponds, is connected pressure-tight. Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit sind die konischen Rohre( For improving the thermal conductivity are the conical tubes ( 4 4 ) zwischen den Scheiben( ) (Between the discs 3 3 ) mit Wärmeleitblechen( ) (With heat conducting 13 13 ) versehen. ) Provided. Erhitzer( heaters ( 1 1 ) und Kühler( () And cooler 2 2 ) sind druckfest zwischen Expansions-( ) Are pressure-resistant (between expansion 5 5 ) und Kompressionszylinder( () And compression cylinder 8 8th ) und jeweiligen Zylinderkopf( ) And respective cylinder head ( 12 12 ) befestigt, wobei die im Durchmesser grösseren Öffnungen, der konischen Rohre( ), Wherein the larger diameter openings of the conical tubes ( 4 4 ) zum Kolben und kleineren Öffnungen zum jeweiligen Zylinderkopf( ) To the flask and smaller openings (for respective cylinder head 12 12 ) zeigen. ) demonstrate. Der Zylinderkopf( The cylinder head ( 12 12 ) bildet mit dem Wärmetauscher einen Holraum als Arbeitsgas Verteiler- bzw. Sammelraum. ) Forms a hollow space with the heat exchanger as the working gas distribution or collection space. Im Gegensatz zu den konischen Rohren( In contrast to the conical tubes ( 4 4 ) bilden in Anzahl, Anordnung und Grösse dem Innenmass der konischen Rohre( ) Form in number, arrangement and size of the internal dimensions of the conical tubes ( 4 4 ) entsprechend, konische Zapfen, Kolbenzapfen( ) Corresponding conical pin, piston pin ( 11 11 ) ( () 5 5 ) mit ihrem grösseren Durchmesser mit Expansions-( ) With its larger diameter (having expansion 6 6 ) und Kompressionskolben-( () And Kompressionskolben- 9 9 ) Boden eine Einheit, so dass die Kolbenzapfen( ) Soil a unit, so that the piston pin ( 11 11 ) im Arbeitstakt Reibungsfrei in die konischen Rohre des Wärmetauschers eintauchen können. ) Can plunge into the conical tubes of the heat exchanger in the working cycle friction free. Im Bereich oberer Kolbentotpunkt sind Expansions-( In the field of upper Kolbentotpunkt expansion are ( 5 5 ) und Kompressionszylinder( () And compression cylinder 8 8th ) seitlich mit Auslasskanälen( ) Laterally (with outlet channels 16 16 ) versehen, wobei der Auslasskanal( provided), said outlet passage ( 16 16 ) des Expansionszylinders( () Of the expansion cylinder 5 5 ) ein Auslassventil( ) An outlet valve ( 17 17 ) aufweist, das so gesteuert wird, das es während der Expansionsphase geschlossen und der Kompressionsphase geöffnet ist. ), Which is controlled so that it is closed during the expansion phase and the compression phase is opened. Expansions-( expansion ( 5 5 ) und Kompressionszylinder( () And compression cylinder 8 8th ) sind über die Auslasskanäle( ) Are (via the outlet 16 16 ) durch Überströmkanäle( ) (By overflow 18 18 ), die mit Rückschlagventilen( ), Which (with check valves 19 19 ), welche dafür sorgen, dass das Arbeitsgas entsprechend dem idealen Stirlingprozess strömt, ausgerüstet sind, mit dem Zylinderkopf( ) Which ensure that the working gas flows in accordance with the ideal Stirling process, are equipped, (with the cylinder head 12 12 ) des jeweils anderen Wärmetauschers verbunden. ) Of the other heat exchanger connected. Vorzugsweise sind Expansions-( Preferably expansion is ( 5 5 ) und Kompressionszylinder( () And compression cylinder 8 8th ) entsprechend dem Stirlingmotor Alphatyp parallel mit geringst möglichen Abstand, gegeneinander isoliert, angeordnet. ) Corresponding to the Alpha Stirling engine type, arranged in parallel with the smallest possible distance, insulated from each other. Dadurch weisen die Überströmkanäle( This exhibit the overflow ( 18 18 ), die als Wärmetauscherflächen genutzt werden, eine geringe Länge auf was zur Verringerung von Totraum führt. ), Which are used as heat exchanger surfaces, which leads to a small length for reducing dead space. Die Bewegung von Expansions-( The movement of expansion ( 6 6 ) und Kompressionskolben( (), And compression piston 9 9 ) läuft um 90 Kurbelwinkelgrad versetzt ab. ) Runs around 90 crank angle degrees from added. Ventil-, Kolbensteuerung, Kraftübertragung, Verkleidungen zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit und Abdichtungen entsprechen dem Stand der Technik und werden deshalb nicht näher beschrieben. Valve, control piston, power transmission, claddings for receiving cooling fluid and seals are known in the art and are therefore not described in detail. Die oben beschriebene Ausführung einer Wärmekraftmaschine ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise mit Verbrennungsmotor ähnlichen Verdichtungsverhältnissen. The execution of a heat engine described above allows a very compact design with internal combustion engine similar compression ratios. Weiterhin kann die Wärmekraftmaschine als doppeltwirkende Maschine gebaut werden, wobei in doppeltwirkenden Maschinen auch im Raum unterhalb des Kolbens der Stirlingprozess abläuft und noch kompaktere und leichtere Maschinen mit geringeren Reibungsverlusten im Verhältnis zur Nutzarbeit entstehen. Furthermore, the heat engine may be constructed as double-acting machine, takes place in the double acting machine in the space below the piston of the Stirling process and even more compact and lighter equipment with lower frictional losses in relation to the useful work produced.
  • Einsatzmöglichkeiten für die erfindungsgemässen Wärmekraftmaschinen bieten sich in der Blockheizkrafttechnik, als Solarantrieb für Generatoren zur Herstellung von Wasserstoff, zum Antrieb von Wasserpumpen, in Hybridfahrzeugen usw.. Applications for the novel heat engines offer up .. in the Blockheizkrafttechnik as solar-powered generators for the production of hydrogen, to power water pumps in hybrid vehicles, etc.
  • Funktionsablauf functional sequence 1 1
  • 1 1 zeigt den Schnitt durch die erfindungsgemässe Wärmekraftmaschine bei einer Kurbelwinkelstellung von 0°/360°. shows the section through the inventive heat engine at a crank angle position of 0 ° / 360 °.
  • Kurbelwinkel 0°/360° der Expansionskolben( Crank angle (0 ° / 360 ° of the expansion piston 6 6 ) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil( ) Has reached the top dead center, the exhaust valve ( 17 17 ) am Expansionszylinder( ) (In the expansion cylinder 5 5 ) ist geschlossen, der Kompressionskolben( ) Is closed (the compression piston 9 9 ) bewegt sich nach oben komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Überströmkanal( ) Moves upward compressed and pushes the cooled working gas through the transition section ( 18 18 ) des Kompressionszylinder( () Of the compression cylinder 8 8th ) in den Erhitzer( ) (In the heater 1 1 )des Expansionszylinder( () Of the expansion cylinder 5 5 ), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben( ), The working gas expands the expansion piston ( 6 6 ) bewegt sich nach unten. ) Moves downward.
  • Kurbelwinkelstellung 90° der Kompressionskolben( Crank angle position (90 °, the compression piston 9 9 ) hat seinen oberen Totpunkt erreicht, bis auf die Gasmenge in Überströmkanal( ) Has reached its top dead center, except for the amount of gas in overflow channel ( 18 18 ) und Zylinderkopf( () And the cylinder head 12 12 ) des Kompressionszylinder( () Of the compression cylinder 8 8th ) befindet sich das gesamte Arbeitsgas in Erhitzer( ) Is the entire working gas in heater ( 1 1 ) und Expansionszylinder( () And expansion cylinders 5 5 ), kann durch das Rückschlagventil( ) Can be prepared by the non-return valve ( 19 19 ) nicht zurückströmen, expandiert und treibt den Expansionskolben( ) Does not flow back, expands and drives the expansion piston ( 6 6 ) nach unten. ) downward.
  • Kurbelwinkelstellung 180° der Expansionskolben( Crank angle position (180 ° of the expansion piston 6 6 ) hat den unteren Totpunkt erreicht, das expandierte Arbeitsgas strömt über das jetzt geöffnet Auslassventil( ) Has reached the bottom dead center, the expanded working gas flows via the now open outlet valve ( 17 17 ) des Expansionszylinder( () Of the expansion cylinder 5 5 ) durch den Überströmkanal( ) (Through the overflow 18 18 ) über den Kühler( ) (Via the radiator 2 2 ) in den Kompressionszylinder( ) (In the compression cylinder 8 8th ), in dem, durch die bisher geschlossene Ventile( ), In which (through the previously closed valves 17 17 ) und ( ) and ( 19 19 ) kein Arbeitsgas einströmen konnte und sich durch den nach unten bewegenden Kompressionskolben( ) Could not flow in the working gas and (by the downwardly moving compression piston 9 9 ) der Kompressionsraum( () Of the compression chamber 10 10 ) vergrössert hat, ein Unterdruck herrscht. ) Has increased, there is a vacuum.
  • Kurbelwinkel 270° der Kompressionskolben( Crank angle (270 ° of the compression piston 9 9 ) hat den unteren Totpunkt erreicht der Expansionskolben( ) Has reached the bottom dead center of the expansion piston ( 6 6 ) bewegt sich nach oben und schiebt heisses Arbeitsgas durch das geöffnete Auslassventil( ) Moves upward and pushes hot working gas through the opened exhaust valve ( 17 17 ) und den Überströmkanal( ) And the overflow ( 18 18 ) des Expansionszylinder( () Of the expansion cylinder 5 5 ) über den Kühler( ) (Via the radiator 2 2 ) in den Kompressionszylinder( ) (In the compression cylinder 8 8th ). ).
  • Kurbelwinkel 360°/0° der Expansionskolben( Crank angle (360 ° / 0 ° the expansion piston 6 6 ) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil( ) Has reached the top dead center, the exhaust valve ( 17 17 )1 am Expansionszylinder( ) 1 (at the expansion cylinder 5 5 ) schliesst, der Kompressionskolben( ) Closes (the compression piston 9 9 ) bewegt sich nach oben komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Überströmkanal( ) Moves upward compressed and pushes the cooled working gas through the transition section ( 18 18 ) über den Erhitzer( ) (Via the heater 1 1 ) in den Expansionszylinder( ) (In the expansion cylinder 5 5 ), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben( ), The working gas expands the expansion piston ( 6 6 ) bewegt sich nach unten der Prozess wiederholt sich. ) Moves down the process repeats.
  • 2 2 zeigt den Schnitt einer weitere Ausbildung einer Wärmekraftmaschine nach dem idealen Stirlingprinzip, in der Kurbelwinkelstellung 0°/360°, diese ist ausser folgenden Abweichungen baugleich mit der Wärmekraftmaschine wie unter shows the section of a further embodiment of a heat engine for the ideal Stirling principle, in the crank angle position 0 ° / 360 °, that is, except the following differences identical to the thermal engine as described in 1 1 gezeigt und beschrieben. shown and described.
  • Ein druckfester Kühler( A pressure-resistant cooler ( 2 2 ) ist ausserhalb des Kompressionszylinder( ) Is (outside of the compression cylinder 8 8th ) angeordnet, der Kompressionszylinder( ) Arranged (the compression cylinder 8 8th ) weist ventilgesteuerte Einlasskanäle( ) Has valve-controlled intake ports ( 14 14 ) auf. ) on. Der Expansionszylinder( The expansion cylinder ( 5 5 ) ist über den ventilgesteuerten Auslasskanal( ) Is (via the valve-controlled exhaust port 16 16 ) und der Kompressionszylinder( ) And the compression cylinder ( 8 8th ) über den ventilgesteuerten Einlasskanal( ) (Via the valve controlled inlet duct 14 14 ) mit dem separaten Kühler( ) (With the separate cooler 2 2 ) verbunden. ) connected. Expansions-( expansion ( 5 5 ) und Kompressionszylinder( () And compression cylinder 8 8th ) sind am Zylinderkopf( ) Are (on the cylinder head 12 12 ) durch einen Überströmkanal verbunden, der mit einem Rückschlagventil( ) Connected by an overflow channel, which (with a check valve 19 19 ) ausgerüstet ist, welches das Zurückströmen des expandierenden Arbeitsgases in den Kompressionszylinder( is equipped), which (the back flow of the expanding working gas in the compression cylinder 8 8th ) verhindert,. ) Prevented ,. Beide Zylinder sind als Erhitzer ausgelegt bzw. werden erhitzt und sind ohne Wärmeisolierung direkt aneinander angeordnet,. Both cylinders are designed as a heater or be heated and are arranged directly on one another without heat insulation ,. Die Anordnung des Kühlers( The arrangement of the cooler ( 2 2 ) ausserhalb des Kompressionszylinder( ) Outside the compression cylinder ( 8 8th ) bietet die Möglichkeiten den Kühler( ) Offers the opportunities the radiator ( 2 2 ) entsprechend grossflächig auszulegen und dort zu installieren, wo es in der Gesamtanlage Wärmetausch- und/oder Platzmässig am Effektivsten ist. large areas interpreted) accordingly and to install wherever it is in the overall plant heat exchange and / or space Moderately most effectively. Die Bewegung von Expansions-( The movement of expansion ( 6 6 ) und Kompressionskolben( (), And compression piston 9 9 ) läuft um 90 Kurbelwinkelgrad versetzt ab, wobei ein Versatz grösser als 90° sinnvoll erscheint, dies aber erst im praktischen Versuch festgelegt werden kann. ) Runs around 90 crank angle degrees apart from where an offset appears greater than 90 ° sense, but this can be determined only in the practical test. Ventil-, Kolbensteuerung, Kraftübertragung, Verkleidungen und Abdichtungen entsprechen dem bisherigen Stand der Technik und werden deshalb nicht näher beschrieben. Valve, piston control, power transmission, linings and seals correspond to the prior art and are therefore not described in detail. Aus oben beschriebenen Prozessablauf ergeben sich gegenüber den unter From the above-described process flow arising in relation to the under 1 1 genannten, folgende Vorteile, der separate Kühler( mentioned, the following advantages, the separate cooler ( 2 2 ) kühlt das Arbeitsgas weiter herunter, weil er entsprechend gross ausgelegt werden kann und mehr Zeit zum Kühlen verbleibt, der Erhitzer( ) Cools the working gas down further, because it can be designed correspondingly large and leaves more time for cooling, the heater ( 1 1 ) ist doppelt so gross, das Arbeitsgas strömt über grössere Heizflächen hat mehr Zeit und wird stärker erhitzt. ) Is twice as large, the working gas flows over larger heating surfaces have more time and is heated more. In Folge erhöht sich die Leistung der Wärmekraftmaschine bei gleicher Zylindergrösse und ermöglicht den spezifische Einsatz zB in Fahrzeugen, Motorseglern, Booten usw.. In consequence, the power of the heat engine with the same cylinder size increases and allows the specific use, for example in vehicles, motor gliders, boats, etc ..
  • Funktionsablauf functional sequence 2 2
  • Kurbelwinkel 0°/ 360° der Expansionskolben( Crank angle (0 ° / 360 ° of the expansion piston 6 6 ) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil( ) Has reached the top dead center, the exhaust valve ( 17 17 ) am Expansionszylinder( ) (In the expansion cylinder 5 5 ) schließt, der Kompressionskolben( ) Closes (the compression piston 9 9 ) bewegt sich nach oben, komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Erhitzer( ) Moves upward, compressing and pushing the cooled working gas by the heater ( 1 1 ) des Kompressionszylinder( () Of the compression cylinder 8 8th ) in den Erhitzer( ) (In the heater 1 1 ) des Expansionszylinder( () Of the expansion cylinder 5 5 ), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben( ), The working gas expands the expansion piston ( 6 6 ) bewegt sich nach unten. ) Moves downward.
  • Kurbelwinkelstellung 90° der Kompressionskolben( Crank angle position (90 °, the compression piston 9 9 ) hat seinen oberen Totpunkt erreicht das Einlassventil( ) Has reached its top dead center, the intake valve ( 15 15 ) des Kompressionszylinder( () Of the compression cylinder 8 8th ) öffnet, bis auf die Gasmenge im Zylinderkopf( ) Opens up to the amount of gas in the cylinder head ( 12 12 ) des Kompressionszylinder( () Of the compression cylinder 8 8th ) befindet sich das gesamte Arbeitsgas in Erhitzer( ) Is the entire working gas in heater ( 1 1 ) und Expansionszylinder( () And expansion cylinders 5 5 ), expandiert und treibt den Expansionskolben nach unten. ), Expands and drives the expansion piston downward.
  • Kurbelwinkelstellung 180° der Expansionskolben( Crank angle position (180 ° of the expansion piston 6 6 ) hat den unteren Totpunkt erreicht das expandierte Arbeitsgas strömt jetzt über das geöffnet Auslassventil( ) Has reached the bottom dead center, the expanded working gas now flows via the open outlet valve ( 17 17 ) des Expansionszylinder( () Of the expansion cylinder 5 5 ) in den Kühler( ) (In the cooler 2 2 ). ). Der Kompressionskolben( The compression piston ( 9 9 ) bewegt sich nach unten, der Kompressionsraum ( ) Moves downward (the compression space 10 10 ) füllt sich weiter mit kaltem Arbeitsgas. ) Fills up further with cold working gas.
  • Kurbelwinkel 270° der Kompressionskolben( Crank angle (270 ° of the compression piston 9 9 ) hat den unteren Totpunkt erreicht, das Einlassventil( ) Has reached the bottom dead center, the intake valve ( 15 15 ) des Kompressionszylinder( () Of the compression cylinder 8 8th ) schliesst, die Kompression des kalten Arbeitsgases beginnt, der Expansionskolben( ) Closes, starts the compression of the cold working gas (the expansion piston 6 6 ) bewegt sich nach oben und schiebt heisses Arbeitsgas durch das geöffnete Auslassventil( ) Moves upward and pushes hot working gas through the opened exhaust valve ( 17 17 ) des Expansionszylinder( () Of the expansion cylinder 5 5 ) in den Kühler( ) (In the cooler 2 2 ). ). Kurbelwinkel 360°/0° der Expansionskolben( Crank angle (360 ° / 0 ° the expansion piston 6 6 ) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil( ) Has reached the top dead center, the exhaust valve ( 17 17 ) am Expansionszylinder( ) (In the expansion cylinder 5 5 ) ist geschlossen, der Kompressionskolben( ) Is closed (the compression piston 9 9 ) bewegt sich nach oben komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Erhitzer( ) Moves upward compressed and pushes the cooled working gas by the heater ( 1 1 ) des Kompressionszylinder( () Of the compression cylinder 8 8th ) in den Erhitzer( ) (In the heater 1 1 ) des Expansionszylinder( () Of the expansion cylinder 5 5 ), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben( ), The working gas expands the expansion piston ( 6 6 ) bewegt sich nach unten der Prozess wiederholt sich. ) Moves down the process repeats.
  • 3 3 zeigt den Schnitt durch eine Wärmekraftmaschine als doppeltwirkende Maschine nach dem Stirlingprinzip. shows the section of a heat engine as double-acting machine according to the Stirling principle.
  • Diese Wärmekraftmaschine entspricht in Aufbau und Funktionsweise dem Stand der Technik, weist aber durch den Einsatz von Erhitzer( This heat engine corresponds in structure and function to the prior art, but includes the use of heater ( 1 1 ) und Kühler( () And cooler 2 2 ) ( () 4 4 ) wie unter ) As described under 1 1 beschrieben, trotz eines Regenerator( described (in spite of a regenerator 20 20 ) weniger Totraum auf, als dem Stand der Technik nach bekannt, erreicht eine höhere Verdichtung und ist entsprechend Leistungsfähiger. ) Less dead space than the prior art known to achieve a higher compression ratio and is correspondingly Powerful. Steuerung, Kraftübertragung, Regenerator und Stirlingprozessablauf entsprechend dem Stand der Technik und werden hier nicht näher beschrieben. Control, transmission, regenerator and Stirling process flow according to the prior art and are not described in detail here.
  • Einsatzmöglichkeiten für die erfindungsgemässen Wärmekraftmaschinen bieten sich in der Blockheizkrafttechnik, als Solarantrieb für Generatoren zur Herstellung von Wasserstoff, zum Antrieb von Wasserpumpen, in Hybridfahrzeugen usw.. Applications for the novel heat engines offer up .. in the Blockheizkrafttechnik as solar-powered generators for the production of hydrogen, to power water pumps in hybrid vehicles, etc.
  • 1 1
    Erhitzer heaters
    2 2
    Kühler cooler
    3 3
    Scheibe disc
    4 4
    Konische Rohre conical tubes
    5 5
    Expansionszylinder expansion cylinder
    6 6
    Expansionskolben expansion piston
    7 7
    Expansionsraum expansion space
    8 8th
    Kompressionszylinder compression cylinder
    9 9
    Kompressionskolben compression piston
    10 10
    Kompressionsraum compression chamber
    11 11
    Kolbenzapfen piston pin
    12 12
    Zylinderkopf cylinder head
    13 13
    Wärmeleitblech heat conducting
    14 14
    Einlasskanal inlet channel
    15 15
    Einlassventil intake valve
    16 16
    Auslasskanal exhaust port
    17 17
    Auslassventil outlet valve
    18 18
    Überströmkanal overflow
    19 19
    Rückschlagventil check valve
    20 20
    Regenerator regenerator

Claims (1)

  1. Wärmekraftmaschine nach dem Stirlingprinzip zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht, regenerativen und fossilen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet , dass 1. der Prozessablauf dem idealen Stirlingprozess entspricht. Heat engine according to the Stirling principle for recovering energy from sunlight, renewable and fossil fuels, characterized in that 1. the process flow corresponds to the ideal Stirling process. 1.1. 1.1. das Arbeitsgas vom Kompressionszylinder durch den Erhitzer in den Expansionszylinder strömt. the working gas flows from the compression cylinder through the heater in the expansion cylinder. 1.2. 1.2. das Arbeitsgas vom Expansionszylinder durch den Kühler in den Kompressionszylinder strömt. the working gas flows from the expansion cylinder through the radiator in the compression cylinder. 2. der Erhitzer mit dem Expansionszylinder den Expansionsraum bildet. 2. forming the heater to the expansion cylinder the expansion space. 2.1. 2.1. der Erhitzer eine Vielzahl, parallel zu einander angeordnete rohrförmige Öffnungen, die axial zum Expansionszylinder verlaufen, aufweist. the heater a plurality, parallel to each other arranged tubular openings which extend axially of the cylinder having the expansion. 3. der Expansionskolben in seiner Form so ausgebildet ist, dass er im Arbeitstakt die rohrförmigen Öffnungen des Erhitzers formschlüssig ausfüllt. 3. the expansion piston is arranged in its shape that it fills a form-locking in the operating cycle, the tubular holes of the heater. 4. der Expansionszylinder ein oder mehrere ventilgesteuerte Ein- oder Auslassöffnungen aufweist. 4. having the expansion cylinder, one or more valve-controlled inlet or outlet ports. 5. der Erhitzer mit dem Kompressionszylinder den Kompressionsraum bildet. 5. forms the heater with the compression cylinder to the compression chamber. 5.1. 5.1. der Kühler mit dem Kompressionszylinder den Kompressionsraum bildet. the cooler with the compression cylinder forms the compression chamber. 5.2. 5.2. der Kühler eine Vielzahl, parallel zu einander angeordnete rohrförmige Öffnungen, die axial zum Kompressionszylinder verlaufen, aufweist. the condenser a plurality, parallel to each other arranged tubular openings which extend axially to the compression cylinder has. 6. der Kompressionskolben in seiner Form so ausgebildet ist, dass er im Arbeitstakt die rohrförmigen Öffnungen des Kühlers formschlüssig ausfüllt. 6. the compression piston is arranged in its shape that it fills a form-locking in the operating cycle, the tubular holes of the radiator. 7. der Kompressionszylinder ein oder mehrere ventilgesteuerte Ein- oder Auslassöffnungen aufweist. 7 comprises the compression cylinder, one or more valve-controlled inlet or outlet ports.
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