DE3017641C2

DE3017641C2 - Modul zum Aufbau eines nach dem Stirling-Prinzip mit geschlossenem Kreislauf arbeitenden, doppelt wirkenden Vierzylinder-Heißgasmotors

Info

Publication number: DE3017641C2
Application number: DE3017641A
Authority: DE
Inventors: Stig Gustaf Malmö Carloqvist
Original assignee: CMC 21774 MALMOE SE AB
Current assignee: CMC 21774 MALMOE SE AB
Priority date: 1979-06-19
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1983-11-10
Also published as: GB2051961A; SE417448B; JPS5612034A; US4365474A; DE3017641A1; DE3050315A1; SE7905378L; JPS5938426B2; DE3050315C2; GB2051961B

Description

J|| Im übrigen ist es natürlich im Rohrleitungsbau J; bekannt flexible Elemente, wie Faltenbälge und dergL, tS als Dehnungs-Kompensatoren zu verwenden (vergl. $i bspw. ,Design of Piping Systems«, New York 1956, -?*/ Seiten 210—219, und »Gasturbinen« von N. Gasparovic, tf Düsseldorf 1967, Seiten 73—78).
α Aufgabe der Erfindung ist e:», demgegenüber ein S Modul zum Aufbau eines nach .dem Stirling-Prinzip mit ^;i geschlossenem Kreislauf arbeitenden, doppelt wirkensj; den Vierzylinder-Ht-ißgasmotor zu schaffen, das bei I? einfachem Aufbau die Verv/endung einer von einer %_: beliebigen Wärmequelle und insbesondere einem ;M Wärmerohr beheizten Erhitzereinheit gestattet und bei il dem eine einwandfreie Kompensation thermisch be- t''. dingter Dehnungen gewährleistet ist
; Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte e| Modul erfindungsgemäß gekennzeichnet durch

'"% a) zwei in die Erhitzereinheit hineinragende und dichtend mit ihr verbundene Zylinderoberteile mit

: Anschlüssen zur starren Verbindung mit den

^r~ entsprechenden fest im Motorblock verankerten

: Zylinderunterteilen,

*■: b) zwei in die Erhitzereinheit hineinragende und ί dichtend mit ihr verbundene Regeneratoren, und
; · c) zwei Kühler, die jeweils über flexible Kühlerrohre :^: an die zugehörigen Regeneratoren angeschlossen

:'; sind und deren Gehäuse jeweils flexibel mit denen der zugehörigen Regeneratoren verbunden und zur starren Befestigung an den entsprechenden Zylinderunterteilen im Motorblock eingerichtet sind.

' Ein aus diesen Moduln aufgebauter Heißgasmotor -·] weist quergeteilte Zylinder auf. wobei die jeweils einen ".-.■'. Teil des Moduls bildenden Zylinderoberteile mit den an dem Motorblock fest verankerten Zylinderunterteilen beim Zusammenbau des Motors starr verbunden werden. Hinsichtlich der Beheizung der Erhitzereinheit bestehen keinerlei Beschränkungen.

Außerdem wird durch diese Ausbildung, zusammen mit der flexiblen Anordnung der Kühlerrohre in dem Kühler erreicht, daß das thermische Expansionsproblem, das bei solchen Heißgasmotoren, wie e> wähnt, eine erhebliche Rolle spielt, einwandfrei gelöst wird, während gleichzeitig die hermetische Abdichtung des Arbeitsmediums des Motors auch über lange Betriebszeiträume gewährleistet bleibt. Darüber hinaus kann der Motor aus den Moduln in sehr einfacher Weise aufgebaut werden, wobei die Ei hitzereinheit selbst auch als Wärmerohr ausgebildet werden kann, was sich für solche Motoren, wie erläutert, als besonders zweckmäßig erwiesen hat.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen doppelt wirkenden Stirling-Vierzylindermotor,

F" i g. 2 schematisch eine Zylinderanordnung bei einem Stirling-Motor in Draufsicht,

F i g. 3 schematisch eine andere Zylinderanordnung bei einem Stirling-Motor in Draufsicht,

F i g. 4 ein erfindungsgemäßes Modul im Schnitt nach der Linie V-Vder Fig.3,

F i g. 5 schematisch Anschlußstücke zwischen Zylindern und Kühlern an zwei Modulen, die der Zylinderanordnung nach F i g. 3 entsprechen, und

F i g. 6 schematisch AnsohlHßstücke zwischen Zylindern und Kühlern an zwei Modulen, die der Zylinderanordnung nach F i g. 2 entsprechen.

Das neue Motormodul wird im Anschluß an einen Stirling-Motor beschrieben, welcher den in F i g. 2 und 3 gezeigten geometrischen Aufbau in bezug auf die > Anordnung der Zylinder und der Regenerator/Kühleremrichtungen aufweist Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf einen Stirling-Motor mit diesem geometrischen Aufbau beschränkt Bevor auf eine genauere Beschreibung eines solchen,

ι» zum Aufbau eines doppelt wirkenden Stirling-Vierzylindermotors dienenden Moduls eingegangen wird, soll zunächst die Arbeitsweise eines doppelt wirkenden Stirling-Vierzylindermotors unter. Hinweis auf F i g. 1 beschrieben werden, wo vier Zylinder I₁ ib, ta id mit zugehörigen Kolben 2a, 2b, 2c und 2d gezeigt sind. Zu jedem Zylinder la, ib. ic, id gehört auch eine Regenerator-Kühlereinrichtung 3a, 3b, 3c, 3d, die jeweils aus einem oben liegenden Regenerator 4a, 4b, 4c und 4c/ und einem unten liegenden Kühler 5a, 5b, 5c, Sd besteht, die müeinander in Verbindung stehen. Jeder Zylinder la— id enthält oberhalb des er isprechenden Kolbens 2a—2t/ einen oberen warmer. Raum und unterhalb des Kolbens 2a—2c/ einen unteren kalten Raum.

2ϊ Der warme Raum der Zylinder la, 1 ft. Ic. lc/steht über ein ErhitzeTohrsystem 6a, 66, 6c, 6c/ mit dem zugehörigen Regenerator 4a—4c/in Verbindung. Jedes Erhitzerrohrsystem 6a—6c/ bildet eine Erhitzereinheit und erstreckt sich in eine Erhitzervorrichtung 7 hinein.

Der Kühler 5a, 5b, 5c und 5c/jedes Zylinder la, ib. ic, id steht über ein Kühlerrohrsystem 8a, Sb, 8c, Sd mit dem kalten Raum des nächsten Zylinders 16, lc, id, la in Verbindung. Die Zylinder la—Ic/,die Erhitzerrohrsysteme 6a—6c/, die Regenerator-Kühlereinrichtungen 3a—3c/und die Kühlerrohrsysteme 8a—Sdbilden somit ein völlig geschlossenes System, in welchem Arbeitsgas, üblicherweise Wasserstoff oder Helium, enthalten ist. Das Arbeitsgas wird mittels des entsprechenden Kolbens 2a—2c/ zwischen dem warmen Raun eines Zylinders la—Ic/und dem kalten Raum des nächsten Zylinders kontinuierlich hin- und hergeschoben. Dabei wird dep.Arbeitsgas Wärme in dem Erhitzerrohrsystem 6a—6c/ der Erhitzervorrichtung 7 zugeführt. Die Regeneratoren 4a—4</geben Wärme an das Arbeitsgas ab, wenn das Gas von einem kalten Raum in einen warmen Raum bewegt wird, und speichern Wanne, wenn das Arbeitsgas von einem warmen Raum in einen kalten Raum bewegt wird. Die Kühler 5a—5c/nehmen die während der Kompression des Arbeitsgases frei werdende Wärme auf. Hierdurch wird die Temperatur des Arbeitsgases sowohl auf der warmen Seite als auch auf der kalten Seite im wesentlichen konstant gehalten.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Zylinderanordnung

sind die v<.;r Zylinder la—Ic/ mit ihren Oberteilen i'a—l'd in einer Reihe nebeneinander längs einer Geraden angeordnet -.vobei die Abstände zwischen benachbarten Zylindern gleich groß sind. Die vier Regenerator/Kühlerewichtungen 3a—3d sind längs eines Kreises gleichförmig verteilt, dessen Achse sich durch einen Punkt in jer Mitte zwischen den beiden mittleren Zylindern Iiund leerstreckt und die Gerade unter einem rechten Winkel schneidet.

Jeder Kühler 5a, 5b, 5c, 5c/ steht über ein Kühlerrohrsystem 8'a, S'b, 8'c, 8'c/mit dem kalten Raum des nächsten Zylinders Ic, la, Ic/und ib in Verbindung. Die vier Kühlerrohrsysteme 8'a—8'c/sind im wesentlichen gleich lang.

Der warme Raum jedes Zylinders la, ib, ic, lc/steht

mit dem entsprechenden Regenerator 4a—4c/ über ein Erhitzerrohrsystem 6'a, 6'b, 6'c und 6'd in Verbindung, welches sich nach oben in die Erhitzervorrichtung erstreckt.

Die in Fig.3 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von der in F i g. 2 dargestellten dadurch, daß die Regenerator/Kühlereinrichtungen 3b und 3c die Plätze getauscht haben und daß die Kühler 5a, 5b, Sc, 5c/ über Kühlerrohrsysteme 8"a, S"b, 8"c bzw. 8"c/ an die Zylinder Xb, id, Xa bzw. Ic (Fig.3) anstatt an die to Zylinder Ic, la, Xdbzw. 16{Fig.2) angeschlossen sind. Es sei hier erwähnt daß die Erhitzerrohrsysteme 6'a—6'd und 6"a—6"d sowie die Kühlerrohrsysteme 8'a—8'a und B"a—S"d lediglich schematisch in Fig. 2 und 3 gezeigt sind. So sind die in den verschiedenen r> Systemen enthaltenen Rohre nicht dargestellt und es ist auch nicht veranschaulicht, wie sich diese zwischen den bezüglichen Teilen erstrecken. Es ist nur veranschaulicht, welche Teile auf sowohl der kalten als auch der warmen Seite miteinander verbunden sind. μ

Wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich, ist die »Zündfolge«, d. h. die Reihenfolge, in welcher sich der thermodynamische Zyklus in den Zylindern abspielt, bei der Anordnung gemäß Fig.2 a —b—d —c und bei der Anordnung gemäß Fig. 3 a —c—d—b. Diese Reihenfolgen ermöglichen die Verwendung von in günstiger Weise ausgebildeten, herkömmlichen Kurbelwellen.

Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Zylinderanordnungen lassen sich in vielerlei Weise abändern, indem die Reihenfolge der Regenerator/Kühlereinrichtungen 3a—3d längs des Kreises geändert wird und indem die Kühler 5a—5c/ in einer anderen Folge an die Zylinder la—Ic/ angeschlossen werden. Hierdurch können andere »Zündfolgen« erzielt werden, welche auch die Verwendung von in günstiger Weise ausgebildeten. J5 herkömmlichen Kurbelwellen ermöglichen.

In F i g. 2 und 3 sind durch strichpunktierte Linien die Erhiizcrvorrichiüngen des betreffenden Motors gezeigt, die aus zwei identischen gesonderten Erhitzereinheiten Ta und Tb bzw. T'a und T'b bestehen. Die -»ο Erhitzereinheiten Ta, Tb. T'a, T'b sind in je einem Model 9'a. 9'b, 9"a bzw. 9"b mit enthalten. Jedes Modulpaar besteht aus zwei identischen Modulen. Die zu jedem Modul gehörenden Teile sind in dem Bereich der F i g. 2 und 3 zu finden, der von den der zugehörigen Erhitzereinheit entsprechenden strichpunktierten Linien begrenzt ist.

Jede Erhitzereinheit entspricht dem Kondensierungsteil eines sogenannten Wärmerohres, in welchem die zyklische Verdampfung und Kondensation eines Medi- so ums zum Transport von Wärme ausgenützt wird. Jede Erhitzereinheit Ta, Tb, T'a, T'b steht mit einem in F i g. 2 und 3 nicht gezeigten Verdampfungsabschnitt über einen wärmeisolierten Transportabschnitt 14'a, 14'Z?, 14"a bzw. 14" fc in Verbindung. Die Erhitzereinheiten sind ebenfalls wärmeisoliert. Durch zweckmäßige Wahl des Mediums in dem Wärmerohr können nahezu isotherme Verhältnisse bei einer für Stirling-Motoren geeigneten Arbeitstemperatur von 700—900⁰C geschaffen werden. Ein zweckmäßiges Medius ist reines Natrium oder ein Eutektiurr. von Natrium und anderer. Stoffen. Die Erhitzereinheiten sind oberhalb der übrigen Elemente des jeweiligen Moduls angeordnet. Die Erhitzerrohrsysteme 6'a—6'd, 6"a—6"d jedes Moduls sind in einer unten näher beschriebenen Weise in der zugehörigen Erhitzereinheit angeordnet, urn dort Wärme zum Erhitzen des Arbeitsgases des Motors aufzunehmen.

Ein Modul soll nun unter Hinweis auf Fig.4 näher beschrieben werden. Die Figur zeigt ein Modul für die in F ig.3 dargestellte Zylinderanordnung im Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 3.

In Fig.4 ist die Erhitzereinheit T'b des Moduls 9"b gezeigt, welche wie erwähnt dem Kondensierungsabschnitt eines Wärmerohres entspricht und deshalb inwendig mit einem porösen Material ausgekleidet ist, das durch die Wirkung der Kapillarkraft Flüssigkeit zu fördern vermag und das Jen Docht 15 des Wärmerohres bildet. Die Erhitzereinheit T'b ist außen mit einer zweckmäßigen Wärmeisolierung (nicht gezeigt) umkleidet.

Der Zylinder Ic ist in einen oberen Zylinderteil X'c. der Teil des Moduls 9"b ist. und einen unteren Zylinderteil l"caufgeteilt, welcher im Motorblock fldes Motors angeordnet und kein Teil des Moduls 9"b ist. Der obere Zylinderteil l'c erstreckt sich in die Erhitzereinheit T'b und ist dichtend mit deren unterer

Zylinderteil l'c hat einen unteren Flansch 16. und der untere Zylinderteil T'chat einen oberen Flansch 17 zur starren Verbindung der Zylinderteile l'c und I"c miteinander durch Bolzen 18. Eine Dichtung ist zweckmäßigerweise zwischen den Flanschen 16 und 17 vorgesehen.

Der Regenerator 4c/der Regenerator/Kühlereinrichtung 3d des Moduls 9"b erstreckt sich in die Erhitze, einheit T'b und ist mit deren unterer Wand in der gleichen Weise wie der obere Zylinderteil l'c fest verbunden. Der Regenerator Ad hat einen unteren Flansch 19 und ist sn einer metallischen Bodenplatte 20 mittels Bolzen 21 befestigt, die sich durch den Flansch 19 und eine nicht gezeigte Dichtung in die Platte 20 erstrecken.

Der Kühler 5c/ der Regenerator/Kühlereinrichtung 3d ist mit der Platte 20 durch einen Balg 22 aus metallischem Materia! flexibel verbunden, welcher dichtend an dem Kühler 5c/ und der Platte 20 durch Löten befestigt ist.

Mehrere, im wesentlichen gleich lange, flexible erste Kühlerrohre %"d\, von denen drei schematisch durch strichpunktierte Linien in Fig. 5 gezeigt sind, erstrekken sich vom Inneren des Regenerators 4c/ dichtend durch die Bodenplatte 20, den Kühler 5c/ und dichtend durch die Kühlerwand und münden in eine auf der Außenseite des Kühlers 5c/ ausgebildete ebene Fläche 23c/. Die flexiblen ersten Kühlerrohre 8"c/i sind an der Bodenplatte 20 und der Wand des Kühlers 5c/ durch Löten befestigt und bilden einen ersten Teil des Kühlerrohrsystems 8"c/.

Ein rohrförmiges Anschlußstück 24c/ hat an seinen Enden fest eingelötete Endscheiben 25 und enthält mehrere durchgehende zweite Kühlerrohre 8"<£, welche sich dichtend durch die Endscheiben 25 erstrecken und von denen drei schematisch mit strichpunktierten Linie in F i g. 5 gezeigt sind. Die zweiten Kühlerrohre 8"cfe bilden einen zweiten Teil des Kühlerrohrsystems 8"d Das Anschlußstück 24c/ hat Endflansche 26, die mit der ebenen Fläche 23c/ des Kühlers 5c/und mit einer auf der Außenseite des unteren Zylinderteils l"c ausgebildeten ebenen Fläche 27c fest verbunden sind, um über die zweiten Kühlerrohre i"di und eine in der ebenen Fläche 27c ausgebildete Durchtrittsöffnung 28 die flexiblen ersten Kühlerrohre S"d; an das Innere des unteren Zylinderteils l"c anzuschließen. Das Anschlußstück 24c/ ist zweckmäßigerweise an dem Kühler 5c und dem unteren

Zylinderteil \"c durch nicht dargestellte Bolzen befestigt, die sich durch den entsprechenden Endflansch 26 und eine nicht gezeigte dazwischenliegende Dichtung in die Anschlußfläche 23c/bzw. 27cerstrecken.

Der Kühler 5c/weist einen Einlaß 29 und einen Auslaß 30 für Kühlmedium, überlicherweise Wasser, zur primären Kühlung des Motor-Arbeitsgases auf. Diese primäre Kühlung ist temperaturmäßig auf eine Temperatur von etwa 60—80⁰C begrenzt, und das Kühlmedium kann demzufolge beispielsweise zu Heizzwecken benützt werden. In dem Kühler 5c/ ist auch ein Kühlwasserteiler 31 vorgesehen.

Das Anschlußstück 24c/ hat einen Einlaß 32 und einen Auslaß 33 für Kühlmedium, gewöhnlich Wasser, zur sekundären Kühlung des Motor-Arbeitsgases. Dieses Sekundärkühlen erfolgt mit einem Kühlmittel von niedrigerer Temperatur, etwa 20⁰C, wodurch das Temperaturverhältnis im Stirling-Prozeß ansteigt und infolgedessen ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird.

Der warme Kaum des Zylinders ic steht über K* mehrere Erhitzerrohre, die das Erhitzerrohrsystem 6"c dieses Zylinders bilden und von denen drei schematisch durch strichpunktierte Linien in Fig.5 gezeigt sind, in Verbindung mit dem Inneren des Regenerators 4c des gleichen Moduls 9"6 (vgl. Fig. 3). In gleicher Weise steht das Innere des Regenerators 4c/ über mehrere Erhitzerrohre, die das Erhitzerrohrsystem 6"c/ des Zylinders im gleichen Modul 9"b (vgl. F i g. 3) und von denen drei schematisch durch strichpunktierte Linien in F i g. 5 gezeigt sind, in Verbindung mit dem warmen Raum des Zylinders Id. Die Erhitzerrohre erstrecken sich abgedichtet in den entsprechenden Zylinder und Regenerator und sind an diesen durch Löten befestigt. Der Abstand zwischen dem Zylinder id und dem Regenerator 4c/ ist bei der Zylinderanordnung gemäß F i g. 3 kurzer als der Abstand zwischen dem Zylinder Ic und dem Regenerator 4c. Unter Ausnutzung der Freiheit die die Verwendung von Wärmerohren als F.rhitzervorrichtung gewährt, können die Erhitzerrohre in den beiden Erhitzersystemen 6"cund 6"d jedoch in «o einfacher Weise gleich lang gemacht werden. Bei der Verlegung von Erhitzerrohren in der Erhitzereinheit sollen folgende Bedingungen erfüllt werden: Die Erhitzerrohre sollen hinreichend lang sein, um eine zur Wärmeübertragung ausreichende Fläche zu ergeben und sollen eine einfac'ie Geometrie aufweisen. Ferner sollen sämtliche Erhitzerrohre von gleicher Länge sein.

Die Module 9"a und 9"6 sind identisch und werden dadurch miteinander gekuppelt, daß der Kühler 56 in dem Modul 9"a mit dem im Motorblock B verankerten unteren Zylinderteil l"c/des Zylinders id mittels eines Anschlußstückes 246 und der Kühler 5c in dem Modul 9"6 mit dem im Motorblock B verankerten unteren Zylinderteil i"a mittels eines Anschlußstückes 24c verbunden werden. Im Rahmen des jeweiligen Moduls werden der Kühler 5a im Modul 9"a und der Kühler 5c/ im Modul 9"b mit dem im Motorblock B verankerten unteren Zylinderteil 1"6bzw. l"cdes Zylinders 16 bzw. Ic mittels eines Anschlußstückes 24a bzw. 24c/ verbunden (siehe F i g. 5).

Wie oben erwähnt, unterscheiden sich die in Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnungen dadurch voneinander, daß die Regenerator/Kühleinrichtungen 3b und 3c die Plätze vertauscht haben und daß die Kühler Sa, 56, 5c und Sddurch die Kühlerrohrsysteme an die Zylinder Ic. la, Xd bzw. 16 in Fig. 2 und an die Zylinder 16, Ic/, la bzw. Ic in Fig.3 angeschlossen sind. Demzufolge erhalten die Module 9'a, 9'6, die identisch sind und die dieselben oberen Zylinderteile und dieselben Regenerator/Kühlereinrichtungen umfassen wie die entsprechenden Module 9"a, 9"6, sowie auch die Erhitzereinheiten Ta und Tb, die glcicnfaiis identisch sind, eine andere Form als die Module 9"a und 9"6 und die Erhitzereinheiten T'a und 7"6. Die Module 9'a, 9'6 und die Erhitzereinheiten 7'a, 7'6 entsprechen im übrigen völlig den Modulen 9"a, 9"6 bzw. den Erhitzereinheiten 7"a, T'b und werden demnach hier nicht näher beschrieben.

Wie aus F i g. 2 und 6 ersichtlich, ist der Abstand zwischen den Kühlern 5a und 56 und dem entsprechenden Zylinder Ic bzw. 16 größer als der Abstand zwischen den Kühlern 56 und 5c und dem entsprechenden Zylinder la bzw. 16. Damit die aus den flexiblen ersten Kühlerrohren 8'ai, 8'6|, 8'ci, %'d\ und anderen Kühlerrohren 8'32, 8'62, 8'C2, %'di bestehenden Kühlerrohrsysteme 8'a, 8'6, 8'c bzw. 8'c/ gleich lang gehalten werden können, sind nicht sämtliche Anschlußstücke 24a—24c/gerade wie bei den Modulen 9"a,9"6, sondern die Anschlußstücke 246 und 24c haben eine gekrümmte Gestalt. Aus diesem Grunde liegt die Anschlußfläche 23i> bzw. 23c der Kühler 56 und 5c nicht der Anschlußfläche 27a bzw. 2Jd des entsprechenden unteren Zylinderteils T'abzw. T'c/gegenüber.

Die Module 9'a und 9'6 sind identisch und werden dadurch zusammengekuppelt, daß der Kühler 5a im Modul 9'a durch das Anschlußstück 24a mit dem im Motorblock B verankerten unteren Zylinderteil T'cdes Zylinders 1 c und der Kühler Sd im Modul 9'6 durch das Anschlußstück 24c/ mit dem im Motorblock B verankerten unteren Zylinderteil I"6 des Zylinders 16 verbunden wird. Im Rahmen des jeweiligen Moduls wird der Kühler 56 im Modul 9'a und der Kühler 5cim Modul 9'6 durch das Anschlußstück 246 bzw. 24c mit dem im Motorblock B verankerten unteren Zylinderteil l"a bzw. 1 "</des Zylinders 1 a bzw. 1 d verbunden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Modul zum Aufbau eines nach dem Stirling-Prinzip mit geschlossenem Kreislauf arbeitenden, doppelt wirkenden Vierzylinder-Heißgasmotors, bei dem jeder Zylinder einen den jeweiligen Zylinderraum in einen oberen warmen und einen unteren kalten Raum unterteilenden Kolben enthält und jedem Zylinder eine aus einem oben liegenden Regenerator und einem unten liegenden Kühler bestehende Regenerator/Kühlereinrichtung zugeordnet ist, die ein Kühlerrohrsystem aufweist, das von dem Inneren des jeweiligen Generators durch den entsprechenden Kühler in den unteren kalten Raum des jeweils nächstfolgenden Zylinders führt, mit einer Erhitzereinheit für jeweils zwei Zylinder mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Erhitzerrohrsystemen, die sich jeweils von dem oberen warmen Raum des entsprechenden Zylinders durch die Erhitzereinheit in den Regenerator der dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Regenerator/ Kühlereinrichtung erstrecken, gekennzeichnet durch

a) zwei in die Erhitzereinheit (7'a, Ttr, T'a. T'b) hineinragende und dichtend mit ihr verbundene Zylinderoberteile (Va bfc- Vd) mit Anschlüssen zur starren Verbindung mit den entsprechenden fest im Motorblock verankerten Zylinderunterteilen (Va bis Vd),

b) zwei in die Erhitzereinheit (Ta, Tb; T'a, T'b) hineinragende und dichtend mit ihr verbundene Regeneratoren (4 a bis 4d\ und

c) zwei Kühler (5a bis 5d), die jeweils über flexible Kühlerrohre (8'ai bis 8'd,:^"a, bis 8"d,) an die zugehörigen Regeneratoren (4a bis 4d) angeschlossen sind und deren Gehäuse jeweils flexibel mit denen der zugehörigen Regeneratoren (4a bis 4d) verbunden und zur starren Befestigung an den entsprechenden Zylinderunterteilen (1"a bis Vd) im Motorblock eingerichtetsind.

2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneratorengehäuse jeweils durch einen Balg (22) flexibel mit dem zugehörigen Kühlergehäuse verbunden sind.

Die Erfindung betrifft ein Modul zum Aufbau eines nach dem Stirling-Prinzip mit geschlossenem Kreislauf arbeitenden, doppelt wirkenden Vierzylinder-Heißgasmotors, bei dem jeder Zylinder einen den jeweiligen Zyiinderraum in einen oberen warmen und einen unteren kalten Raum unterteilenden Kolben enthält und jedem Zylinder eine aus einem oben liegenden Regenerator und einem unten liegenden Kühler bestehende Regenerator/Kühlereinrichtung zugeordnet ist, die ein Kühlerrohrsystem aufweist, das von dem Inneren des jeweiligen Regenerators durch den entsprechenden Kühler in den unteren kalten Raum des jeweils nächstfolgenden Zylinders führt, mit einer Erhitzereinheit für jeweils zwei Zylinder mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Erhitzerrohrsystemen, die sich jeweils von dem oberen warmen Raum des entsprechenden Zylinders durch die Erhitzereinheit in den Regenerator der dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Regenerator/Kühlereinrichtung erstrecken.

Aus der DE-OS 24 02 289 ist ein doppelt wirkender Vierzylinder-Heißgasmotor nach dem Stirling-Prinzip bekannt, der aus zwei solchen Moduln besteht Jedes der beiden Moduln dieses Heißgasmotors weist eine einen Teil der Gesamt-Erhitzervorrichtung für das Arbeitsgas des Motors bildende Erhitzereinheit auf, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß in die jeweils mit

ίο einem nachgeschaltetea Luftvorwärmer verbundene Brennkammer einer Erhitzereinheit zwei Erhitzer benachbart angeordneter Zylinder ragen. Diese Erhitzer sind als Rohr-Erhitzer (Rohr-Gitter) ausgebildet, die von den heißen Verbrennungsgasen durchstrichen werden.

Abgesehen von dieser speziellen Ausbildung der beiden Erhitzereinheiten sind keine konstruktiven Details des Motors und der Moduln geoffenbart.
Als Erhitzervorrichtung für einen Heißgasmotor kann grundsätzlich ein bekanntes sogenanntes Wärmerohr verwendet werden, in dem das zyklische Verdampfen und Kondensieren eines Mediums zum Wärmetransport verwendet wird. Durch geeignete Wahl des Mediums in dem Wärmerohr können nahzu isotherme Verhältnisse bei einer für Stirling-Motoren zweckmäßigen Arbeitstemperatur von 700—900^CC geschaffen werden. Bei dieser Temperatur ist der Temperaturunterschied im Wärmerohr lediglich etwa 5°C. Ein geeignetes Medium ist reines Natrium oder ein Eutektikum von Natrium und anderen Stoffen. Bezüglich der Wärmequelle, die dem Wärmerohr Wärme zuführen soll, und demzufolge für den Brennstoff, besteh* freie Wahlmöglichkeit, solange nur eine geeignete Arbeitstemperatur aufrecht erhalten werden kann. Hinsichtlich der Anordnung der Wärmequelle besieht große Freiheit, da der Wärmetransport in einem Wärmerohr schnell jnd unter geringen Wärmeverlusten erfolgt.

Bei der erwähnten Kombination Stirling-Motor/Wär-

•to merohr muß gewissen Anforderungen und Wünschen Rechnung getragen werden. Da das Wärmerohr, das die Erhitzerrohre des Motors aufnimmt, flüssiges und gasförmiges Medium bei einer für Stirling-Motoren geeigneten Arbeitstemperatur von 700—900°C enthält, müssen hohe Anforderungen an den hermetischen Einschluß dieses Mediums gestellt werden. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dabei an den Durchlässen, die in der Wand des Wärmerohres vorgesehen sein müssen, um eine. Verbindung der Zylinder und

w Regeneratoren des Motors miteinander über die jeweiligen Erhitzerrohre zu ermöglichen. Aus den Gesichtspunkten der Herstellung und der Wartung empfiehlt es sich, die Erhitzervorrichtung in zweckmäßige Einheiten zu unterteilen. Die Auswirkungen der thermischen Expansion bringen besondere Schwierigkeiten, die daher rühren, daß sich die warmen Teile des Motors kräftig ausdehnen, während die kalten Motorteile lediglich in geringem Maße expandieren.
Daß bei nach dem Stirling-Prinzip arbeitenden Heißgasmotoren, insbesondere bei solchen mit Wärmezufuhr an die Erhitzerrohre mit Hilfe eines Wärmerohres Wärmedehnungsprobleme auftreten, ist bspw. aus der DE-OS 24 50 237 bekannt. Zur Vermeidung von Materialspannungen infolge von Wärmedehnungen werden biegsame Dichtungselemente verwendet, die eine gewissen relative Beweglichkeit von Bauteilen des Motors zulassen. Dieser Motor besteht aber nicht aus einzelnen Moduln.