DE20311438U1 - Stirling-Flügelzellenmotor - Google Patents

Stirling-Flügelzellenmotor

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Description

Boris Flierdl
Brechtener Heide 116
44339 Dortmund Dortmund, 24.07.2003
Stirling-Flügelzellenmotor
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1
Damit auch geringe Temperaturdifferenzen einfach und zuverlässig in Bewegungsenergie bzw. Elektrizität umgewandelt werden können, bedarf es eines geschlossenen Systems, um auch gefährliche Stoffgemische sicher für dieses Verfahren anwenden zu können.
Es ist bekannt mittels Stirling Motoren verschiedenster Bauarten Temperaturdifferenzen in Bewegungsenergie umzusetzten. Dabei hat sich die Verwendung von verschiedenen Stoffgemischen als sehr Vorteilshaft erwiesen. Bei dem Einsatz solcher Stoffgemische, die oft stark gefährlich sind ist die Verwendung eines geschlossenen regenerativen Systems unerlässlich. Bei den vorhanden Stirling Systemen kommen zu meist Kolbensysteme oder Verdampfer-Turbine-Kondensator-Pumpe Systeme zum Einsatz.
Bei diesen Systemen besteht die Gefahr von Undichtigkeiten, so daß eine Gefahr zur Leckage nach außen besteht. Dies ist oft durch die mechanische Bauform bestimmt. Durch diese Problematik ist der Einsatz von gefährlichen Stoffgemischen nur in aufwendigen Systemen möglich.
Der Stirling-Flügelzellenmotor behebt diese Probleme durch die Verwendung eines absolut geschlossenen Systemes. Durch den einfachen Aufbau und die elektrisch-induktive Kopplung ist eine völlig dichte und kompakte Bauweise möglich, welche die Verwendung von gefährlichen Stoffgemischen in Klein- oder Heimanlagen sicher ermöglicht.
Durch Umgestaltung eines bereits technisch genutzten Motorsystems wird diese Lösung möglich, wobei die einfache Bauform eine kompakte und sehr betriebszuverlässige Bauweise ermöglicht.
Als Grundelement wird hierbei die Bauform eines Flügelzellenmotors genutzt, die aber zum Gegensatz der derzeitig verwendeten Bauformen völlig geschlossen ist. Des Weiteren wird durch die geteilte Gehäuseform eine thermische Trennung erreicht, welche dem Wirkungsgrad zu Gute kommt. Auch die Verwendung von thermisch schlecht leitenden Werkstoffen für den Rotor führt zu einer erheblichen Verbesserung. Zuletzt wird diese Vorrichtung durch eine elektrisch-induktive Kopplung für die Energieübertragung nach Außen komplettiert.
Dieser Stirling-Flügelzellenmotor ist ideal für den Einsatz in heimischen Solarwärmeanlagen, da hier sehr häufig im Sommer zu viel Wärme produziert wird, die bis jetzt nicht ohne größeren technischen Aufwand genutzt werden konnte. Der Stirling-Flügelzellenmotor kann durch die kompakte und betriebssichere Bauform problemlos in bestehende Solaranlagen integriert werden und somit überschüssige Wärme in elektrische Energie umsetzten. Dieses Einsatzgebiet bezieht sich auf alle bisher bekannten thermischen Quellen wie z.B. durch Abwärme aus Kraftwerken.
Des Weiteren ist es aber auch möglich durch zufuhr von elektrischer Energie ohne Umgestaltung des Aufbaus den Stirling-Flügelzellenmotor als Wärmepumpe einzusetzen (Generator Betrieb), um so z.B. in den Übergangszeiten zwischen Sommer und Winter eine umweltfreundliche Wärmequelle zu haben. Es ist aber auch denkbar den Stirling-Flügelzellenmotor im Sommer zur Erzeugung von Kälte zu nutzen um so eine Klimatisierung von Gebäuden zu erreichen.
Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des Stirling-Flügelzellenmotors, ist mit heute bestehenden Verfahren die Produktion des Stirling-Flügelzellenmotors vollkommen unproblematisch, sowie kostengünstig und wird daher sehr schnell in vielen Bereichen zur Anwendung kommen.
Es folgt auf gesonderten Blättern eine Beschreibung mit Zeichnungen und die Ansprüche.
Beschreibung :
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben :
Es zeigen
Figur 1 : Grundsätzlicher Aufbau und
Figur 2 : Aufbau des Deckels.
Der Stirling-Flügelzellenmotor besteht in der einfachsten Form aus zwei seperaten thermisch gut leitenden Gehäuseteilen (1) die durch einen thermischen Isolator (2) miteinander zu einem geschlossenen Lamellenrotorraum verbunden sind. Wobei der Isolator nahezu mittig durch die Achse des Lammellenrotors verläuft. Diese Anordnung ist erforderlich um eine Temperaturdifferenz im Lamellenrotorraum zu erzeugen. Der Lamellenrotor (4) ist im Lamellenrotorraum asymetrisch angeordnet um einzelne durch die Lamellen getrennte Zellen (6) mit unterschiedlichen Volumen zu erhalten. Der geringste Abstand vom Lamellenrotor zur Lamellenrotorraumwand befindet sich dabei an einer der beiden Übergangsstellen der Gehäuseteile am Isolator. Dieser Lamellenrotorraum ist auf beiden Kopfseiten mit einem Deckel (3) fest verschlossen in dem die Rotorlager untergebracht sind. Der Innenraum ist mit einem geeigneten Medium befüllt, welches einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizenten besitzt. Beim Erwärmen eines Gehäuseteils und/oder Abkühlen des anderen Gehäuseteils ensteht dabei im Rotorraum eine Temperaturdifferenz, welche auf der warmen Seite eine Expansion und auf der kalten Seite eine Kontraktion des Mediums bewirkt. Hierdurch entsteht eine Druckdifferenz im Lamellenrotorraum, wodurch eine Drehbewegung des Lamellenrotors entsteht. Die in den Lamellenrotor längs zur Achse eingearbeiteten zylindrischen Dauermagneten (5) erzeugen nun durch die Deckel hindurch ein magnetisches Wechselfeld, welches durch außen angebrachte Spulen (7) in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
Wird der Lamellenrotor von außen durch elektrische Energie über die Spulen in Bewegung gebracht, so findet auf der einen Gehäuseseite eine Kompression des Medium statt, wobei Wärme an das Gehäuseteil abgegeben wird. Auf der anderen Gehäuseseite findet eine Expansion des Mediums statt, wodurch Wärme vom Gehäuseteil aufgenommen wird. Hierbei ensteht ein Wärmetransport von der einen Gehäuseseite zur anderen. Kehrt man die Bewegungsrichtung des Lamellenrotors um, so kehrt sich auch die Richtung des Wärmetransports um.

Claims (4)

1. Stirling-Flügelzellenmotor zur Nutzbarmachung oder Erzeugung von Temperaturdifferenzen dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei oder mehrere voneinander wärmeleitend getrennte Gehäuseteile in der Bauform eines Lamellenmotors verwendet werden, die zur Nutzbarmachung oder Erzeugung einer Temperaturdifferenz im Lamellenmotorinnenraum dienen.
2. Stirling-Flügelzellenmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Lamellenrotor aus einem schlecht wärmeleitendem Werkstoff verwendet wird, um eine hohe thermische Differenz zu erhalten.
3. Stirling-Flügelzellenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte magnetisch-induktive Kopplung zum Lamellenrotor zur Energieübertragung verwendet wird.
4. Stirling-Flügelzellenmotor nach einem der vorherigen Asprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gezielte Befüllung mit einem geeignetem Medium zur Nutzbarmachung oder Erzeugung von Temperaturdifferenzen erfolgt.
DE20311438U 2003-07-24 2003-07-24 Stirling-Flügelzellenmotor Expired - Lifetime DE20311438U1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012047124A1 (en) * 2010-10-04 2012-04-12 Wasowski Andrzej Bdt-System A pistonless rotary stirling engine

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US3169375A (en) 1963-01-10 1965-02-16 Lucas J Velthuis Rotary engines or pumps
JPH01200048A (ja) 1987-10-12 1989-08-11 Ozaki Ryuzo ロータリー式スターリングエンジン
DE4103623A1 (de) 1991-02-07 1992-08-13 Schrankl Michael Waerme-kraftwandler nach dem stirling-gasdruckmotorenprinzip
US5325671A (en) 1992-09-11 1994-07-05 Boehling Daniel E Rotary heat engine

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