DE202004020453U1

DE202004020453U1 - Heat engine on Stirling principle for producing mechanical energy has working piston in form of master piston, and control piston in form of slave piston

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Publication number: DE202004020453U1
Application number: DE202004020453U
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Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2014-04-28

Abstract

The heat engine has pistons in a working cylinder, namely a working piston and the control piston. The working piston is in the form of a master piston (2), and a control piston is in the form of slave piston (3). The master piston and a slave piston, and also the cylinder (1) are of a rectangular cross-section. There are annular chambers (6, 7) at the outer circumference of the cylinder, in which the heat exchange medium flows.

Description

Die Neuerung betrifft eine Wärmekaftmaschine für einen geschlossenen Kreisprozess nach dem Stirling-Prinzip mit einem heißen und einem kalten Raum sowie einem Arbeitszylinder, in dem ein entsprechend dem Prozess sich bewegender Kolben mit Abgriff der mechanischen Energie arbeitet.The Innovation concerns a heat gun machine for one Closed cycle according to the Stirling principle with a hot and a cold room as well as a working cylinder in which a corresponding the process moving piston with tap of the mechanical Energy works.

Wärmekraftmaschinen nach dem Stirling-Prinzip bestehen in ihrer einfachsten Bauart aus je einem von außen gekühlten bzw. erhitzten Zylinder mit Kolben, die miteinander ge koppelt sind. Die beiden Zylinder sind durch ein Rohr miteinander verbunden und mit einem Arbeitsgas, dem Arbeitsmedium, gefüllt.Heat engines according to the Stirling principle exist in their simplest design ever one from the outside cooled or heated cylinder with pistons which are coupled GE together. The two cylinders are connected by a pipe and with a working gas, the working medium, filled.

Zunächst dehnt sich dieses Gas im heißen Zylinder aufgrund der zugeführten Wärme aus und schiebt dessen Kolben nach unten, so dass mechanische Arbeit geleistet wird. Auf seinem Rückweg drückt der Kolben das heiße Gas in den kalten Zylinder, wobei das Gas in dem Verbindungsrohr Wärme an den darin platzierten Regenerator, einem Wärmespeicher, und den in der Strömungsrichtung des Arbeitsgases folgenden kalten Wärmetauschers abgibt und sich dabei abkühlt.At first it stretches this gas in the hot cylinder due to the supplied Heat off and pushes its piston down, allowing mechanical work is done. On his way back he pushes Piston the hot Gas in the cold cylinder, with the gas in the connecting pipe Heat on the placed therein regenerator, a heat storage, and in the flow direction the working gas gives off the following cold heat exchanger and himself cools down.

Der Kolben im kalten Zylinder, dem sogenannten Schiebezylinder, eilt dem im heißen, dem im Arbeitszylinder, bei einem Kurbelwellenantrieb ungefähr um eine Viertelumdrehung, voraus, macht also dem Gas Platz. Wenn der Kolben dann wieder zu komprimieren beginnt, presst er das Gas zusammen und in den heißen Zylinder zurück. Dabei nimmt das Gas die zuvor an den Regenerator abgegebene Wärme wieder auf. Insgesamt ist die bei der Verdrängung geleistete Arbeit größer als die zum Schieben des Arbeitsgases aufzuwendende.Of the Piston in the cold cylinder, the so-called sliding cylinder, rushes in the hot, in the working cylinder, in a crankshaft drive about one Quarter turn, ahead, so makes room for the gas. When the piston then begins to compress again, he squeezes the gas together and in the hot Cylinder back. At the same time, the gas absorbs the heat previously given off to the regenerator on. Overall, the work done during the displacement is greater than the expended for pushing the working gas.

Aus der Differenz der geleisteten und aufzuwendenden Arbeit ergibt sich dann nach Ablauf eines Zyklus die gewonnene Arbeit als ein effizienter Anteil an der zur Verfügung stehenden Energie.Out The difference between the work done and the work to be done arises then at the end of a cycle the work won is considered more efficient Share of the available standing energy.

Dies bedeutet, dass bei den bekannten Bauarten von Wärmekraftmaschinen nach dem Stirling-Prinzip der Wärmetausch entweder direkt über die Zylinderwand des Arbeits- bzw. des Schiebezylinders geschieht oder über einen angeschlossenen mit verhältnismäßig großem Ballast- oder Totvolumen belasteten, konventionellen Wärmetauscher oder ein großvolumiges Wärmeübertragungssystem.This means that in the known types of heat engines after the Stirling principle of heat exchange either directly over the Cylinder wall of the working or of the sliding cylinder or via a connected with relatively large ballast or dead volume loaded, conventional heat exchanger or a large volume Heat transfer system.

Nach dem Stirling-Prinzip arbeitende Wärmekraftmaschinen finden in den verschiedenen Einsatzgebieten Anwendung, so auch im Kraftfahrzeugbereich, wie aus der DE 44 29 616 A1 bekannt.According to the Stirling principle working heat engines are used in various applications, including in the automotive sector, such as from the DE 44 29 616 A1 known.

In dieser Druckschrift wird eine Wärmekraftmaschine mit mindestens drei Kolben beschrieben, die gleichzeitig als Arbeits- und Verdrängerkolben in einem Zylinder arbeiten, wobei bei jedem Takt Arbeit erzeugt werden soll. Dabei erfolgt der Abgriff der geleisteten Arbeit auf herkömmlichen Wegen über Pleulstangen und Kurbelwellen oder, wie ausgeführt, über eine Magnetabnahme.In This document is a heat engine described with at least three pistons, which are at the same time and displacer working in a cylinder, producing work at every stroke shall be. The tapping of the work done on usual Because of connecting rods and crankshafts or, as stated, a magnetic pickup.

Allgemein muss ausführt werden, dass die bekannten Systeme und Bauarten von Wärmekraftmaschinen hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Effizienz doch sehr eingeschränkt sind. Sie weisen lange Wege für das Arbeitsmedium und große Totvolumina wie auch hohe Strömungswiderstände auf.Generally must be running be that the known systems and types of heat engines in terms of their performance and their efficiency are very limited. They are long Ways for the working medium and large dead volumes as well as high flow resistance.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wärmekraftmaschine nach dem Stirling-Prinzip bezüglich der Leistungsfähigkeit des Wärmeaustausches bei der Wärme Zu- und der Wärmeabfuhr zu verbessern, dies bei weitestgehender Beseitigung der Nachteile des Standes der Technik.Of the Innovation is therefore the object of a heat engine according to the Stirling principle the efficiency the heat exchange in the heat Zu- and the heat dissipation to improve, with the greatest elimination of the disadvantages of the prior art.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.According to the invention this Task solved with the features of claim 1.

In den Unteransprüchen sind hierzu besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen angegeben.In the dependent claims For this purpose, special embodiments and advantageous solutions are given.

So wurde gemäß der Neuerung eine nach dem Stirling-Prinzip arbeitende Wärmekraftmaschine geschaffen, deren gesamter Arbeitsprozess aus vier Arbeitstakten besteht, die mittels zwei in dem Zylinder der Wärmekraftmaschine angeordneten und arbeitenden Kolben gesteuert werden, wobei ein Kolben als Arbeitskolben und der zweite Kolben als Steuerkolben, auch als Masterkolben und Slavekolben zu bezeichnen, ausgebildet sind. Wesensbestimmende und erfinderische Merkmale der geschaffenen Wärmekraftmaschine bestehen darin, dass der Zylinder der Wärmekraftmaschine und die in dem Zylinder angeordneten und arbeitenden Master- und Slavekolben eine von einer kreisrunden Querschnittsfläche abweichende, eine rechteckige Querschnittsform besitzen.So was according to the innovation created a working according to the Stirling principle heat engine, whose entire work process consists of four working cycles, the arranged by means of two in the cylinder of the heat engine and working pistons are controlled using a piston as a working piston and the second piston as a control piston, as a master piston and To designate slave piston, are formed. Essential and inventive features of the created heat engine are that the cylinder of the heat engine and the master and slave pistons disposed and operating in the cylinder one deviating from a circular cross-sectional area, a rectangular one Have cross-sectional shape.

Es gehört gleichfalls zur Neuerung, dass am äußeren Mantel des Zylinders der Wärmekaftmaschine zwei Ringkammern angeordnet sind, welche analog der Zylinderform gleichfalls rechteckige Querschnittsformen besitzen. Die beiden Ringkammern sind zueinander mit einem geringen Abstand am äußeren Umfang des Zylinders angeordnet und dienen zum einen zur Aufnahme eines Heißmediums und zum anderen zum Aufnahme eines Kaltmediums, beispielsweise eines warmen Wassers und eines kalten Wassers.It belongs likewise for the novelty, that on the outer mantle of the cylinder the heat gun machine two annular chambers are arranged, which analogous to the cylindrical shape also have rectangular cross-sectional shapes. The two Ring chambers are to each other with a small distance at the outer periphery arranged on the cylinder and serve for a recording of a hot medium and on the other hand for receiving a cold medium, such as a warm water and a cold water.

Zur Neuerung gehört auch, dass der Masterkolben der Wärmekraftmaschine über Pleulstangen mit einem Kurbeltrieb verbunden ist, mittels dem die thermische Energie in mechanische Arbeit gewandelt und über Kurbelwellen abgeleitet wird. Die Kurbelwellen laufen gegenläufig und synchron um, resultierend aus der Verzahnung der beiden Kurbelwellen, wodurch Kolbenquerkräfte an den Zylinderinnenwandungen ausgeschlossen werden.Another innovation is that the master piston of the heat engine is connected via connecting rods with a crank mechanism, by means of which the thermal energy is converted into mechanical work and derived via crankshafts. The crankshaft run in opposite directions and synchronous, resulting from the teeth of the two crankshafts, whereby piston lateral forces are excluded on the cylinder inner walls.

Erfinderisch ist ferner, dass der Slavekolben durch die vorhandenen Gasdrücke während des Betriebes der Wärmekraftmaschine selbstständig gesteuert wird und so im Zylinder angeordnet ist, dass seine Hubbewegungen sowohl in der oberen als auch in der unteren Stellung durch besonders gestaltete Wegbegrenzungen festgelegt sind.inventive is further that the slave piston by the existing gas pressures during the Operation of the heat engine independently is controlled and arranged in the cylinder so that its strokes especially in both the upper and lower positions designed path limits are set.

Bezogen auf die Stellungen der Kurbelwellen des Kurbeltriebes während des Betriebes der Wärmekraftmaschine ergeben sich die einzelnen Arbeitstakte in den Bereichen

– erster Takt: 0° bis > 90° Kurbelwellenposition,
– zweiter Takt: > 90° bis 180° Kurbelwellenposition,
– dritter Takt: 180° bis > 270° Kurbelwellenposition und
– vierter Takt: > 270° bis 360° Kurbelwellenposition.

Based on the positions of the crankshafts of the crank mechanism during operation of the heat engine, the individual work cycles result in the areas

- first cycle: 0 ° to> 90 ° crankshaft position,
Second cycle:> 90 ° to 180 ° crankshaft position,
- Third clock: 180 ° to> 270 ° crankshaft position and
- fourth stroke:> 270 ° to 360 ° crankshaft position.

Dabei finden Kompression sowie Expansion um gleiche Volumina und mechanische Arbeit innerhalb der ersten 180° Kurbelwellenumlenkungen sowie innerhalb der zweiten 180° Kurbelwellenumlenkungen statt, die Differenztemperatur des in den Ringkammern vorhandenen Mediums können bestimmt werden und das Verhältnisausgangsvolumen zum Endvolumen lässt sich für eine definierte Arbeitstemperatur sehr genau berechnen. Von Vorteil ist ferner, dass Gasverluste in den umgekehrten Druckverhältnissen der beiden Arbeitszyklen innerhalb einer vollen Umdrehung des Kurbeltriebes eliminiert werden.there find compression as well as expansion by equal volumes and mechanical Work within the first 180 ° crankshaft deflections as well as within the second 180 ° crankshaft deflection instead, the differential temperature of existing in the annular chambers Medium can and the ratio output volume to Final volume leaves for calculate a defined working temperature very precisely. Advantageous is further that gas losses in the reverse pressure ratios the two working cycles within a full revolution of the crank mechanism be eliminated.

Besonders vorteilhaft ist, dass die in ihrer rechteckigen Querschnittsform ausgebildeten Kolben und der Zylinder optimierte Oberflächen für beliebige Volumen innerhalb der Wärmekraftmaschine zulassen, Toträume innerhalb der Wärmekraftmaschine ausgeschlossen sind und ferner ist von Vorteil, dass durch die rechteckige Gestaltung von Kolben und Zylindern lang- oder kurzhubig arbeitende Wärmekraftmaschinen gestaltet werden können, wobei die Ausbildung der Wärmekraftmaschine als Langhuber dahingehend von Vorteil ist, dass Langhuber längere Thermoübergänge ermöglichen.Especially advantageous is that in its rectangular cross-sectional shape trained piston and the cylinder optimized surfaces for any volume inside the heat engine allow dead spaces excluded within the heat engine are and furthermore it is advantageous that by the rectangular design long-stroke or short-stroke heat engines of pistons and cylinders can be designed the training of the heat engine Langhuber is advantageous in that Langhuber allow longer thermal transitions.

Mit dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel soll die Neuerung näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt inWith the following embodiment is intended the innovation closer explained become. The Associated Drawing shows in

1: eine prinziphafte Ansicht einer Wärmekraftmaschine, 1 : a principle view of a heat engine,

2: eine Draufsicht nach 1, insbesondere die rechteckige Ausbildung von Zylinder und Kolben und 2 : a top view after 1 , in particular the rectangular design of cylinder and piston and

3: die Ausbildung einer Kolbenhubbegrenzung des Slavekolbens. 3 : the formation of a Kolbenhubbegrenzung of the slave piston.

Der Aufbau der Wärmekraftmaschine und die Anordnung sowie das funktionelle Zusammenspiel der funktionsbestimmenden Baugruppen und Elemente ergibt sich aus der prinziphaften Darstellung gemäß 1.The structure of the heat engine and the arrangement as well as the functional interaction of the function-determining assemblies and elements results from the principle representation according to 1 ,

Im Zylinder 1 der Wärmekraftmaschine sind der als Arbeitskolben ausgebildete Masterkolben 2 und der Steuerkolben, der Slavekolben 3, derart angeordnet, dass zwischen dem Masterkolben 2 und dem Slavekolben 3 der Arbeitsbereich 8 herausgebildet wird. Dieser Arbeitsbereich 8 ist mit einem Gas, beispielsweise einem Stickstoff, gefüllt. Oberhalb des Slavekolbens 3 ist ein oberer Arbeitsbereich 9 und unterhalb des Masterkolbens 2 der untere Arbeitsbereich 10 vorgesehen.In the cylinder 1 the heat engine are designed as a working piston master piston 2 and the spool, the slave piston 3 , arranged such that between the master piston 2 and the slave piston 3 the workspace 8th is formed. This workspace 8th is filled with a gas, for example a nitrogen. Above the slave piston 3 is an upper workspace 9 and below the master piston 2 the lower work area 10 intended.

Am äußeren Umfang vom Zylinder 1 sind eine erste Ringkammer 6 und eine zweite Ringkammer 7 vorgesehen, in denen sich ein Heißmedium, vorzugsweise Warm-Heiß-Wasser, und ein Kaltmedium 7, vorzugsweise Kaltwasser, befinden. Somit ergeben sich im Zylinder 1, im Bereich der Ringkammern 6; 7, ein heißer und kalter Zylinderteil, welche thermisch getrennt sind.At the outer circumference of the cylinder 1 are a first ring chamber 6 and a second annular chamber 7 provided in which a hot medium, preferably hot-hot water, and a cold medium 7 , preferably cold water. Thus arise in the cylinder 1 , in the area of the ring chambers 6 ; 7 , a hot and cold cylinder part, which are thermally separated.

Die beiden Ringkammern 6; 7 sind mit einem geringfügigen Abstand fluchtend am Zylinder 1 befestigt und mit entsprechenden Anschlüssen, zur Zuführung bzw. Ableitung der in den Ringkammern 6; 7 befindlichen Medien ausgerüstet, welche der Einfachheit halber nicht näher dargestellt sind.The two ring chambers 6 ; 7 are aligned at a slight distance from the cylinder 1 attached and with appropriate connections, for the supply or discharge of the in the annular chambers 6 ; 7 located media equipped, which are not shown in detail for the sake of simplicity.

Der Masterkolben 2 ist über Pleulstangen mit einem Kurbeltrieb 11 verbunden, welcher im unteren Arbeitsbereich 10 angeordnet ist. Die zum Kurbeltrieb 11 gehörenden Kurbelwellen besitzen Außenverzahnungen, so dass die Kurbelwellen ineinander greifen und synchron gegenläufig umlaufen.The master piston 2 is via connecting rods with a crank mechanism 11 connected, which in the lower work area 10 is arranged. The to the crank mechanism 11 belonging crankshafts have external teeth, so that the crankshafts interlock and rotate synchronously in opposite directions.

Der Slavekolben 3 bildet mit der oberen Begrenzung vom Zylinder 1 den oberen Arbeitsbereich 9 heraus, indem der Slavekolben 3 während des Betriebes in seine obere und seine untere Position verbracht werden kann, wobei die Steuerung des Slavekolbens 3 durch die Gasdrücke während des Betriebes selbstständig erfolgt. Seine obere und untere Wegbegrenzung innerhalb des Zylinders 1 wird durch vorgesehene Stellelemente 13 begrenzt, die in Führungen 12 eingreifen. Dies ist eine Art der Ausbildung der Wegbegrenzung des Slavekolbens 3, eine weitere Ausbildung der Wegbegrenzung ist in der 3 gezeigt.The slave piston 3 forms with the upper limit of the cylinder 1 the upper workspace 9 out by the slave piston 3 during operation can be spent in its upper and lower position, the control of the slave piston 3 takes place automatically by the gas pressures during operation. Its upper and lower travel limits within the cylinder 1 is provided by provided actuators 13 limited in guides 12 intervention. This is a kind of education the travel limit of the slave piston 3 Another training of the path limitation is in the 3 shown.

Die von der Kreisform abweichenden Querschnittsformen vom Zylinder 1 und der in dem Zylinder 1 arbeitenden Masterkolben 2 und Slavekolben 3 wird in der 2 gezeigt, aus der ersichtlich ist, dass der Zylinder 1 als auch die beiden Kolben 2; 3 eine rechteckige Querschnittsform besitzen. Durch die rechteckigen Ausführungen vom Zylinder 1 und den Kolben 2; 3 ergeben sich wesentliche Vorteile hinsichtlich der Effektivität der erfindungsgemäß vorgestellten Wärmekraftmaschine, dies begründet durch die Variierbarkeiten bei der geometrischen Ausbildung vom Zylinder 1 und den Kolben 2; 3.The deviating from the circular shape cross-sectional shapes of the cylinder 1 and in the cylinder 1 working master piston 2 and slave piston 3 will be in the 2 shown, from which it is apparent that the cylinder 1 as well as the two pistons 2 ; 3 have a rectangular cross-sectional shape. By the rectangular versions of the cylinder 1 and the piston 2 ; 3 There are significant advantages in terms of the effectiveness of the present invention presented heat engine, this is due to the variability in the geometric design of the cylinder 1 and the piston 2 ; 3 ,

Eine bevorzugte Ausführung der Kolbenhubbegrenzung für den Slavekolben 3 ist in der 3 gezeigt, welche durch einen Steuersteg 14 mit darin angeordneter gegenläufiger Verstellspindel 15 ausgebildet ist, deren rechter Teil mit einem Schrittmotor 17 verbunden ist.A preferred embodiment of Kolbenhubbegrenzung for the slave piston 3 is in the 3 shown by a control bar 14 with arranged therein counter-rotating adjusting spindle 15 is formed, the right part with a stepper motor 17 connected is.

Im Steuersteg 14 ist ein Arbeitsraum vorgesehen, in dem die den Arbeitsraum durchgreifende gegenläufige Spindel 15 gelagert und in diesem Bereich mit Begrenzungselementen 16 bestückt ist. Diese Begrenzungselemente 16 werden so zur gegenläufigen Spindel 15 positioniert, dass der Hub des Slavekolbens 3 vorbestimmbar eingestellt werden kann und durch Ansteuerung des Schrittmotors 7 das Hubbegrenzungsmaß in Abhängigkeit der Arbeitsbedingungen verstellbar ist.In the control bridge 14 is a working space provided in which the working space sweeping counter-rotating spindle 15 stored and in this area with limiting elements 16 is equipped. These boundary elements 16 become the opposite spindle 15 positioned that the stroke of the slave piston 3 can be set predeterminable and by controlling the stepper motor 7 the Hubbegrenzungsmaß is adjustable depending on the working conditions.

Die Arbeitsweise der Wärmekraftmaschine soll anhand der nachfolgend beschriebenen vier Arbeitstakte näher beschrieben werden.The Operation of the heat engine should described in more detail with reference to the four working cycles described below become.

1. Takt:1st bar:

Der Masterkolben 2 und der Slavekolben 3 befinden sich in ihren oberen Totpunkten. Das Arbeitsgas, beispielsweise ein Stickstoff, befindet sich im Arbeitsbereich 8 und liegt in Form eines Ausgangsvolumens an. Infolge des Temperaturaustausches vom Heißmedium 4 zum im Arbeitsbereich 8 vorhandenen Arbeitsgas wird dieses erhitzt. Als Folge daraus dehnt sich das Arbeitsgas aus und schiebt den Masterkolben und die mit ihm verbundenen Pleulstangen in Richtung des unteren Totpunktes, wobei mechanische Arbeit geleistet wird.The master piston 2 and the slave piston 3 are in their top dead centers. The working gas, for example a nitrogen, is located in the working area 8th and is in the form of an initial volume. As a result of the temperature exchange of the hot medium 4 to the workspace 8th existing working gas is heated this. As a result, the working gas expands and pushes the master piston and the connecting rods connected to it in the direction of the bottom dead center, whereby mechanical work is done.

Der Slavekolben 3 verharrt aufgrund des vorherrschenden Gasdruckes in seiner Stellung im oberen Totpunkt und stützt die entstehenden Kräfte auf seine Steuermechanik ab. Nachdem das zur Endtemperatur gehörende Ausdehnungsvolumen des Arbeitsgases erreicht ist, überschreitet der Masterkolben 2 das untere Teil des unteren Arbeitsbereiches 10, eine weitere Ausdehnung ist nicht möglich und die in dem Kurbeltrieb 11 vorhandene kinetische Energie bewegt dennoch den Masterkolben 2 weiter.The slave piston 3 remains due to the prevailing gas pressure in its position at top dead center and supports the resulting forces on its control mechanism. After reaching the end temperature associated expansion volume of the working gas, the master piston exceeds 2 the lower part of the lower work area 10 , a further expansion is not possible and in the crank mechanism 11 existing kinetic energy still moves the master piston 2 further.

2. Takt:2nd bar:

Die Druckverhältnisse zwischen den beiden Kolben 2; 3 kehren sich um und der Slavekolben 3 beginnt dem Masterkolben 2 zu folgen. Dabei bewegt sich der Masterkolben 2 weiter bis zu seinem unteren Totpunkt im unteren Arbeitsbereich 10 und das gesamte Warmgasvolumen wird in den kalten Teil des Zylinders 1, innerhalb des Arbeitsbereiches 8 verschoben. Infolge seiner Steuermechanik wird der Slavekolben 3 an der Weiterbewegung gehindert und am Ende des heißen Arbeitsbereiches 8 weich auf Null abgebremst.The pressure conditions between the two pistons 2 ; 3 turn around and the slave piston 3 begins the master piston 2 to follow. At the same time the master piston moves 2 continue until its bottom dead center in the lower work area 10 and the entire hot gas volume gets into the cold part of the cylinder 1 , within the workspace 8th postponed. As a result of its control mechanism, the slave piston 3 prevented from moving on and at the end of the hot work area 8th softly braked to zero.

3. Takt:3rd bar:

Der thermische Zustand des Arbeitsgases innerhalb des Arbeitsbereiches 8 kehrt sich im unteren kalten Zylinderbereich um und durch das Zusammenziehen desselben wird wieder mechanische Arbeit geleistet und auf den Kurbeltrieb 11 übertragen, so dass über die Pleulstangen dabei der Masterkolben 2 in Richtung seines oberen Totpunktes im Arbeitsbereich 8 bewegt wird. Gestützt auf die Steuermechanik verharrt der Slavekolben 3 wieder so lange in seiner Stellung, bis die Druckverhältnisse sich erneut umkehren und der Masterkolben 2 in seiner Bewegung voraus eilt.The thermal state of the working gas within the working range 8th reverses in the lower cold cylinder area and by the contraction of the same mechanical work is done again and on the crank mechanism 11 transferred so that over the Pleulstangen thereby the master piston 2 towards its top dead center in the work area 8th is moved. Based on the control mechanism remains the slave piston 3 again in its position until the pressure conditions reverse again and the master piston 2 rushes ahead in his movement.

4. Takt:4 tact:

Das im Arbeitsbereich 8 vorhandene Gasvolumen wird durch die kinetische Energie des Kurbeltriebes 11 wieder in den warmen Bereich des Zylinders 1 verschoben. Dieser warme Teil des Zylinders 1 wird herausgebildet durch das in der Ringkammer 6 befindliche Heißmedium 4, welche am äußeren Umfang des Zylinders 1 angeordnet ist. Bei Ablauf des vierten Arbeitstaktes wird der Slavekolben 3 über seine Steuermechanik im oberen Totpunkt arretiert, weich auf Null gesetzt und der Ausgangszustand ist wieder hergestellt, ein neuer Arbeitszyklus kann ablaufen.That in the workspace 8th Existing gas volume is due to the kinetic energy of the crank mechanism 11 back into the warm area of the cylinder 1 postponed. This warm part of the cylinder 1 is formed by the in the annular chamber 6 located hot medium 4 , which on the outer circumference of the cylinder 1 is arranged. At the end of the fourth power stroke, the slave piston 3 locked by its control mechanism at top dead center, soft set to zero and the initial state is restored, a new duty cycle can expire.

Claims

Heat engine, working according to the Stirling principle, designed with a working cylinder in a piston and working, designed as a working piston and control piston, characterized in that the working piston as a master piston ( 2 ) and the control piston as a slave piston ( 3 ) are formed, the master piston ( 2 ) and the slave piston ( 3 ) as well as the cylinder ( 1 ) have a rectangular cross-sectional shape and on the outer circumference of the cylinder ( 1 ) media-carrying annular chambers ( 6 ; 7 ) arranged are.

Heat engine according to claim 1, characterized in that the master piston ( 2 ) passed through two Pleul and over the Pleul with a crank mechanism ( 11 ) and the slave piston ( 3 ) in its dead centers by a working path of the slave piston ( 3 ) controllable limiting mechanism is formed.

Heat engine according to claims 1 and 2, characterized in that in the annular chamber ( 6 ) a hot medium ( 4 ), preferably hot water, and in the annular chamber ( 7 ) a cold medium ( 5 ), preferably cold water, in the cylinder ( 1 ) thermally separated hot and cold cylinder parts forming, are provided.

Heat engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piston stroke movement of the slave piston ( 3 ) as one in the cylinder ( 1 ) ( 12 ) a cross-limiting element ( 13 ) is trained.

Heat engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Kolbenhubbegrenzung of the slave piston ( 3 ) from a control bar ( 14 ) in which an opposing spindle ( 15 ) via a stepper motor ( 17 ) is drivable, adjustably mounted, on the counter-rotating spindle ( 15 ) Boundary elements ( 16 ) and the control bar ( 14 ) with the slave piston ( 3 ) connected is.