DE3240503C2

DE3240503C2 -

Info

Publication number: DE3240503C2
Application number: DE19823240503
Authority: DE
Inventors: Klaus Kramer; Detlef 1000 Berlin De Schumacher
Original assignee: KRAMER KLAUS 1000 BERLIN DE
Current assignee: KRAMER KLAUS 1000 BERLIN DE
Priority date: 1982-10-30
Filing date: 1982-10-30
Publication date: 1988-02-25
Also published as: DE3240503A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Heißluftmotor mit einem zylindrischen Arbeitsraum, bestehend aus einem kalten Arbeitszylinder mit einem sich daran anschließenden heißen Kopf, wobei in dem heißen Kopf ein Verdrängerkolben und in dem kalten Arbeitszylinder ein Arbeitskolben auf einer, in einem Kurbelgehäuse laufenden Kurbelwelle versetzt zueinander und in dem Arbeitsraum einander nachlaufend angeordnet sind, der heiße Kopf im Bereich des Verdrängerkolbens von außen mit thermischer Energie beaufschlagbar ist und in dem Kurbelgehäuse ein der Kurbelwelle zugeordnetes Getriebe angeordnet ist.The invention relates to a hot air motor with a cylindrical Work area consisting of a cold working cylinder with an adjoining hot head, whereby in the hot head a displacement piston and in that cold working cylinder a working piston on one, in one Crankcase running crankshaft offset from each other and are arranged to follow one another in the work area, the hot head in the area of the displacement piston from the outside is exposed to thermal energy and in which Crankcase a gear assigned to the crankshaft is arranged.

Bei einem derartigen Heißluftmotor (Stirlingmotor) wird die Wärme durch die Wände des Arbeitsraumes zu- und abgeführt, ein Ladungswechsel wie beim Verbrennungsmotor ist dabei nicht erforderlich, es bleibt ständig dasselbe Arbeitsmedium in der Maschine. Die Leistung eines solchen Motors wird durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der die Energie, die dem Motor im Arbeitsbereich des Verdrängerkolbens zugeführt wird im Arbeitsbereich des Arbeitskolbens abgebaut werden kann. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, wenn dem im Arbeitsbereich des Verdrängerkolbens zu verbrennenden Energieträger ein Überschuß an Verbrennungsluft zugeführt wird. In such a hot air engine (Stirling engine) Heat is supplied and dissipated through the walls of the work area, there is a charge change as with the internal combustion engine not necessary, the same working medium remains in the machine. The performance of such an engine is limited by the speed at which the Energy supplied to the motor in the working area of the displacer is fed in the working area of the working piston can be broken down. At the same time, it is advantageous if in the working area of the displacement piston too burning energy an excess of combustion air is fed.

In der DE-OS 26 28 800 wird zur Luftzufuhr ein Gebläse vorgeschlagen, welches über eine Rutschkupplung und ein Getriebe angetrieben wird. Durch die Rutschkupplung und das Getriebe kann die Ventilatordrehzahl so eingestellt werden, daß stets die gewünschte Verbrennungsluftmenge dem Energieträger zugeführt werden kann.In DE-OS 26 28 800, a fan is used to supply air suggested which has a slip clutch and a Gear is driven. Through the slip clutch and that Gearbox, the fan speed can be set so that the desired amount of combustion air is always the energy source can be supplied.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heißluftmotor der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem im Bereich des Arbeitskolbens ein rascher Abbau der Energie erfolgt und dem Energieträger die erforderliche Verbrennungsluft vorgewärmt zugeführt werden kann.The object of the present invention is a hot air motor to create the type described above, in which Rapid depletion of energy in the area of the working piston takes place and the energy source the necessary Combustion air can be supplied preheated.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß in dem Kurbelgehäuse Ansaugöffnungen vorgesehen sind und um den kalten Arbeitszylinder herum ein einen Ringraum bildender Luftstrom-Leitmantel angeordnet ist, der über Deckelbohrungen in dem Gehäusedeckel des Kurbelgehäuses mit einem im Kurbelgehäuse erzeugten Strom von Kühlluft beaufschlagbar ist, die anschließend als Verbrennungsluft einem den heißen Kopf umgebenden Heizungsgehäuse zuführbar ist. This problem is solved in that in the crankcase Intake openings are provided and around the cold working cylinder an air flow guide jacket forming an annular space around it is arranged, the cover holes in the Cover of the crankcase with one in the crankcase generated current of cooling air is acted upon then the hot air as combustion air surrounding heater housing can be fed.

Durch diese Maßnahme wird ein Heißluftmotor geschaffen, bei dem mit Hilfe der Kurbelwelle ein zwangsgesteuerter Luftstrom an dem Arbeitszylinder vorbeigeführt wird. Dieser Luftstrom kühlt den Arbeitszylinder im Bereich des Arbeitskolbens und führt dabei die Abwärme ab. Dabei wird der Luftstrom aufgewärmt und erreicht als vorgewärmte Verbrennungsluft den Verbrennungsbereich des Arbeitszylinders im Bereich des Verdrängerkolbens. Die zur erneuten Ausdehnung der Luftfüllung in dem Arbeitszylinder erforderliche Fremdenergie kann dadurch erheblich verringert werden. Gleichzeitig steigt der Temperaturunterschied zwischen dem Bereich des Verdrängerkolbens und dem Bereich des Arbeitskolbens, so daß bei gleicher Ausdehnungsgröße eine höhere Leistung erzielt werden kann.By this measure a hot air motor is created, with which With the help of the crankshaft, a positively controlled air flow is guided past the working cylinder. This Airflow cools the working cylinder in the area of the Working piston and leads the waste heat from. Doing so the air flow warmed up and reached as preheated Combustion air the combustion area of the working cylinder in the area of the displacement piston. The for renewed expansion of the air filling in the Working cylinders required external energy can thereby be significantly reduced. At the same time, the Temperature difference between the area of the displacer and the area of the working piston, so that at same expansion size achieved a higher performance can be.

Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß mindestens ein Getrieberad des in dem Kurbelgehäuse angeordneten Getriebes ein mit Lüfterschaufeln ausgestattetes Lüfterrad ist; bei einer anderen, daß an den Deckelbohrungen und den Ansaugöffnungen entgegengesetzt wirkende Ventile angeordnet sind. In one embodiment, it is provided that at least one gear wheel in the crankcase arranged gearbox equipped with fan blades Fan wheel is; in another that at the Cover holes and the suction openings opposite acting valves are arranged.

Zur Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Getriebe ein Kegelradgetriebe ist, von dem ein Kegelrad als Kurbelwange ausgebildet auf der Kurbelwelle und das andere Kegelrad auf einer Ausgangswelle angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird eine kompakte, einfache Bauweise erzielt, mit der gute Wirkungsgrade erreicht werden können. Dazu kann es als weitere Ausgestaltung vorgesehen sein, daß das mit der Ausgangswelle verbundene Kegelrad einstückig mit einem Lüfterrad verbunden ist, welches radial außen mit Lüfterschaufeln versehen ist.To design the invention, it is provided that that the transmission is a bevel gear, of which a bevel gear designed as a crank arm on the Crankshaft and the other bevel gear on one Output shaft is arranged. Through this measure, a compact, simple design achieved with the good Efficiencies can be achieved. It can do that be provided as a further embodiment that the bevel gear connected to the output shaft in one piece is connected to a fan wheel, which is radial is provided on the outside with fan blades.

Eine weitere Leistungssteigerung läßt sich erreichen, wenn der Arbeitszylinder unter Überdruck steht. Dazu ist es bei einer anderen Ausführungsform vorgesehen, daß das Getriebe innerhalb des Getriebegehäuses in einer mit dem Zylinder verbundenen abgedichteten Gehäusekapsel angeordnet ist und das dem Kegelrad zugeordnete Lüfterrad außerhalb der Gehäusekapsel in dem Getriebegehäuse angeordnet ist.A further increase in performance can be achieved when the working cylinder is under pressure. To it is provided in another embodiment, that the gearbox inside the gearbox one sealed to the cylinder Housing capsule is arranged and the bevel gear assigned fan wheel outside the housing capsule is arranged in the gear housing.

Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs vom Arbeitszylinder zum Kühlluftstrom ist es vorgesehen, daß zwischen dem kalten Arbeitszylinder und dem Luftstrom- Leitmantel ein Ringraum ist und in dem Ringraum im Arbeitsbereich des Arbeitskolbens Kühlrippen angeordnet sind, wobei es vorteilhaft ist, daß zwischen dem heißen Kopf und dem kalten Arbeitszylinder ein ringförmiger Wärmeisolator angeordnet ist.To achieve good heat transfer from Working cylinder for cooling air flow, it is provided that between the cold working cylinder and the airflow Leitmantel is an annulus and in the annulus cooling fins in the working area of the working piston are arranged, it being advantageous that between the hot head and the cold cylinder annular heat insulator is arranged.

Zur einfachen Heizenergiezufuhr ist es vorgesehen, daß dem heißen Kopf im Arbeitsbereich des Verdrängerkolbens eine auswechselbare Brennstoffkartusche zugeordnet ist.For simple heating energy supply, it is provided that the hot head in the working area of the displacement piston a replaceable fuel cartridge assigned.

Um eine möglichst gute Ausnutzung der Fremdenergie zu erzielen ist es vorgesehen, daß die Brennstoffkartusche an ihrer Innenkontur der runden Außenkontur des heißen Kopfes formangepaßt ausgebildet und an ihrer Außenkontur von einem inneren Isolator umgeben ist, wobei der innere Isolator seinerseits von einem äußeren Isolator umgeben und in dem Heizungsgehäuse angeordnet ist, wobei der innere Isolator aus einem feuerfesten Material bestehen und mit einem definierten Luftspalt gegenüber dem äußeren Isolator freiliegen kann.To make the best possible use of external energy achieve it is provided that the fuel cartridge on its inner contour the round outer contour of the hot head adapted to the shape and on its outer contour is surrounded by an inner insulator, the inner insulator itself being surrounded by an outer one Insulator surrounded and arranged in the heater housing, the inner insulator made of a refractory Made of material and with a defined air gap can be exposed to the outer insulator.

Bei einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß dem heißen Kopf im Arbeitsbereich des Verdrängerkolbens eine Katalysatorfüllung zugeordnet ist und die Katalysatorfüllung von einer inneren Isolierung, einer äußeren Isolierung und einem Heizungsgehäuse umgeben ist, wobei eine gute Energieausbeute dadurch erreicht wird, daß der innere Isolator aus einem feuerfesten Material besteht und mit einem definierten Luftspalt gegenüber dem äußeren Isolator frei liegt, sowie daß der Luftspalt zwischen dem inneren Isolator und dem äußeren Isolator evakuiert ist. In another embodiment, it is provided that that the hot head in the working area of the displacement piston a catalyst charge is assigned and the Catalyst filling from an inner insulation, one outer insulation and a heater housing is, whereby a good energy yield is achieved is that the inner insulator is made of a refractory Material exists and with a defined air gap is exposed to the outer insulator, and that the air gap between the inner insulator and the outer insulator is evacuated.

Um eine kompakte Bauweise beibehalten zu können ist es dazu vorgesehen, daß die Katalysatorfüllung mit einem fluiden Brennstoff beaufschlagbar ist und der fluide Brennstoff (Flüssiggas) in einem ringförmig um den Luftstrom-Leitmantel angeordneten Brennstofftank bevorratet ist.To be able to maintain a compact design it provided that the catalyst filling with a fluid fuel can be applied and the fluid fuel (liquefied petroleum gas) in a ring arranged around the airflow guide jacket Fuel tank is stored.

Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs ist es bei einer Ausführungsform vorgesehen, daß die Katalysatorfüllung in metallischem Kontakt mit dem heißen Kopf steht. Abhängig von der Art des verwendeten Brennstoffs ist es bei einer weiteren Ausführung vorgesehen, daß die Katalysatorfüllung gegenüber dem heißen Kopf freiliegt.It is to achieve good heat transfer provided in one embodiment that the Catalyst filling in metallic contact with the hot head is. Depending on the type of used In another embodiment, it is fuel provided that the catalyst charge compared to the hot head exposed.

Eine vorteilhafte und preisgünstige Fertigung kann dadurch erreicht werden, daß der Arbeitszylinder und das Kurbelgehäuse aus einem mindestens zweiwandigen Strangpreßprofil besteht, sowie daß das Strangpreßprofil zwei den Arbeitszylinder konzentrisch umgebende Wandungen aufweist, wobei die mittlere Wandung die Gehäusekapsel und die äußere Wandung den Luftstrom-Leitmantel darstellt.An advantageous and inexpensive manufacturing can can be achieved in that the working cylinder and the crankcase from an at least double-walled Extruded profile exists, as well as that the extruded profile two concentric the working cylinder has surrounding walls, the middle Wall the housing capsule and the outer wall represents the airflow guide jacket.

Zur Erzielung einer leichten Montage ist es vorgesehen, daß die Pleuelstangen des Arbeitskolbens bzw. des Verdrängerkolbens mit Schnappverschlüssen mit der Kurbelwelle verbunden sind.In order to achieve easy assembly, it is provided that that the connecting rods of the working piston or Positive displacement piston with snap locks with the Crankshaft are connected.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt The invention is illustrated in the accompanying drawing and is described in more detail below; it shows

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Heißluftmotor mit Kegelradgetriebe und integriertem Lüfterrad, schematisch; 1 is a longitudinal section through a hot-air motor with bevel gear transmission and an integrated fan, schematically.

Fig. 2 den Schnitt durch einen Heißluftmotor entlang der Linie II-II in der Fig. 1; Figure 2 shows the section through a hot air motor along the line II-II in Fig. 1.

Fig. 3 den Verbrennungsbereich des Arbeitszylinders des Heißluftmotors nach der Fig. 1 mit aufgesetzter Brennstoffkartusche; Fig. 3 is the combustion zone of the working cylinder of the hot-air engine of FIG 1 with attached fuel cartridge.

Fig. 4 Verbrennungsbereich des Heißluftmotors nach der Fig. 1 mit Katalysator für fluide Brennstoffe; FIG. 4 combustion area of the hot-air engine according to FIG. 1 with a catalyst for fluid fuels;

Fig. 5 ein Strangpreßprofil zur Herstellung eines Heißluftmotors; Fig. 5 is an extruded profile for manufacturing a hot-air engine;

Fig. 6 einen Heißluftmotor mit gekapseltem Getriebe im Gehäuse und außerhalb der Gehäusekapsel integriertem Lüfterrad; Fig. 6 is a hot-air motor with gear encapsulated in the housing and outside the housing capsule integrated fan;

Fig. 7 ein geteiltes Pleuellager mit Schnappverschluß; Fig. 7 is a divided connecting-rod bearings with snap closure;

Fig. 8 einen Heißluftmotor mit Kühlluftstromführung und Ventilsteuerung. Fig. 8 shows a hot air motor with cooling air flow and valve control.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Heißluftmotor 10 besteht im wesentlichen aus einem heißen Kopf 11 in dem ein Verdrängerkolben 12 an einer Verdrängerkolbenstange 13 und einem kalten Arbeitszylinder 49, in dem ein Arbeitskolben 14 an einer Arbeitskolbenpleuelstange 15 einander nachlaufend angeordnet sind. Die Verdrängerkolbenstange 13 ist gerade durch den Arbeitskolben 14 geführt und gelenkig mit einer Verdrängerkolbenpleuelstange 50 verbunden. Die Pleuelstangen 50 und 15 wirken auf eine gemeinsame Kurbelwelle 17, die in einem Kurbelgehäuse 16 angeordnet ist. Um den Nachlauf zu erreichen, sind die Pleuelstangen 50 und 15 um ca. 90° zueinander versetzt auf der Kurbelwelle 17 angeordnet. Zwischen dem heißen Kopf 11 und dem kalten Arbeitszylinder 49 ist ein ringförmiger Wärmeisolator 51 angeordnet, der mit einer Überwurfmutter 52 gehalten ist und der einen Wärmeübergang vom heißen zum kalten Zylinderbereich verhindern soll. Anstelle der Überwurfmutter 52 können die beiden Zylinderenden auch mittels Flanschen verschraubt werden.The hot air motor 10 shown in FIGS. 1 and 2 consists essentially of a hot head 11 in which a displacer piston 12 on a displacer piston rod 13 and a cold working cylinder 49 in which a working piston 14 on a working piston connecting rod 15 are arranged to follow one another. The displacer piston rod 13 is guided straight through the working piston 14 and is articulated to a displacer connecting rod 50 . The connecting rods 50 and 15 act on a common crankshaft 17 which is arranged in a crankcase 16 . In order to achieve the wake, the connecting rods 50 and 15 are arranged on the crankshaft 17 offset by approximately 90 ° to one another. Between the hot head 11 and the cold working cylinder 49 , an annular heat insulator 51 is arranged, which is held with a union nut 52 and which is intended to prevent heat transfer from the hot to the cold cylinder area. Instead of the union nut 52 , the two cylinder ends can also be screwed together by means of flanges.

Die Kurbelwelle 17 ist mit Kurbelwangen 18 als Schwungmasse versehen. Eine der axial außen liegenden Schwungmassen ist als ein Kegelrad 19 ausgebildet, welches mit einem zweiten, um 90° zu ihm versetzt angeordnetem Kegelrad 20 kämmt. Das Kegelrad 20 sitzt auf einer Ausgangswelle 23, deren Achse sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 90° mit der Achse der Kurbelwelle 17 schneidet. Bei entsprechend anderen Anforderungen können diese Winkel verändert werden, so daß die Ausgangswelle in jedem beliebigen Winkel aus dem Kurbelgehäuse 16 geführt sein kann. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausgangswelle 23 auf der dem Arbeitszylinder 11 abgewandten Seite aus dem Kurbelgehäuse 16 geführt. Einstückig verbunden mit dem Kegelrad 20 ist ein Lüfterrad 21 vorgesehen, an dessen äußerem Umfang Lüfterschaufeln 22 angeordnet sind. Das Lüfterrad 21 wirkt als Radialventilator, der durch im Boden des Gehäuses 16 vorgesehene Ansaugöffnungen 35 Außenluft ansaugt.The crankshaft 17 is provided with crank webs 18 as a flywheel. One of the centrifugal masses located axially on the outside is designed as a bevel gear 19 which meshes with a second bevel gear 20 which is offset by 90 ° to it. The bevel gear 20 is seated on an output shaft 23 , the axis of which in the exemplary embodiment shown intersects at an angle of 90 ° with the axis of the crankshaft 17 . In accordance with other requirements, these angles can be changed so that the output shaft can be guided out of the crankcase 16 at any angle. In the exemplary embodiment shown, the output shaft 23 is guided out of the crankcase 16 on the side facing away from the working cylinder 11 . A fan wheel 21 is provided in one piece with the bevel gear 20 , on the outer circumference of which fan blades 22 are arranged. The fan wheel 21 acts as a radial fan which sucks in outside air through suction openings 35 provided in the bottom of the housing 16 .

Das Kurbelgehäuse 16 ist durch einen Gehäusedeckel 25 verschlossen, der mit dem kalten Arbeitszylinder 49 verbunden ist. Um den Arbeitszylinder 49 herum ist ein ringförmiger Luftstrom-Leitmantel 27 vorgesehen, der einen Ringraum 31 bildet. In dem Gehäusedeckel 25 sind Deckelbohrungen 26 vorgesehen, die in den Ringraum 31 zwischen der Außenfläche des Arbeitszylinders 49 und der Innenseite des Luftstrom-Leitmantels 27 münden. Während des Betriebes des Heißluftmotors 10 erzeugen die Lüfterschaufeln 22 - bedingt durch ihren Anstellwinkel - einen Kühlluftstrom 28 (dargestellt als Pfeile), der an dem Arbeitszylinder 49 entlang von dem Kurbelgehäuse 16 weg in Richtung des heißen Kopfes 11 verläuft. Im Bereich des heißen Kopfes 11 ist - wie die Fig. 3 zeigt - eine Brennstoffkartusche 45 ringförmig um den Zylinder angeordnet. The crankcase 16 is closed by a housing cover 25 which is connected to the cold working cylinder 49 . An annular air flow guide jacket 27 is provided around the working cylinder 49 and forms an annular space 31 . In the housing cover 25 , cover bores 26 are provided which open into the annular space 31 between the outer surface of the working cylinder 49 and the inside of the air flow guide jacket 27 . During operation of the hot-air motor 10 , the fan blades 22 - due to their angle of attack - generate a cooling air flow 28 (shown as arrows) which runs along the working cylinder 49 away from the crankcase 16 in the direction of the hot head 11 . In the area of the hot head 11 , as shown in FIG. 3, a fuel cartridge 45 is arranged in a ring around the cylinder.

Um während des Abbrennens einen gerichteten Wärmeübergang zu erzielen, ist um die Brennstoffkartusche 45 herum ein innerer Isolator 38 aus einem feuerfesten Material angeordnet. Konzentrisch um den inneren Isolator 38 ist ein weiterer äußerer Isolator 39 mit guter Wärmedämmung angeordnet. Zwischen dem inneren Isolator 38 und dem äußeren Isolator 39 ist ein Luftspalt 42 vorgesehen, der zur Verhinderung eines Wärmeüberganges evakuiert sein kann.In order to achieve a directed heat transfer during the burning, an inner insulator 38 made of a refractory material is arranged around the fuel cartridge 45 . A further outer insulator 39 with good thermal insulation is arranged concentrically around the inner insulator 38 . An air gap 42 is provided between the inner insulator 38 and the outer insulator 39 , which can be evacuated to prevent heat transfer.

Die Brennstoffkartusche 45 ist auswechselbar und mit den Isolatoren 38 und 39 in einem auf dem Luftstrom-Leitmantel 27 arretierbaren Heizungsgehäuse 29 angeordnet. Zwischen der Unterkante der Brennstoffkartusche 45 und der Ausgangsöffnung 32 des Ringraums 31 ist ein ringförmiger Brennraum 36 vorgesehen, in den die im Arbeitsbereich erwärmte Kühlluft 28 als vorgewärmte Verbrennungsluft 33 einströmt. Die bei der Verbrennung auftretenden Abgase werden durch Abgasöffnungen 37 nach oben aus dem Heizungsgehäuse 29 herausgeführt. Die Brennstoffkartusche 45 besteht aus einem Holzkohlepreßling, dessen Innenkontor gegenüber der Außenwand des heißen Kopfes 11 freiliegt, um eine Wärmedämmung durch die entstehenden Verbrennungsrückstände zu vermeiden.The fuel cartridge 45 is interchangeable and arranged with the insulators 38 and 39 in a heating housing 29 which can be locked on the air flow guide jacket 27 . Between the lower edge of the fuel cartridge 45 and the outlet opening 32 of the annular space 31 , an annular combustion chamber 36 is provided, into which the cooling air 28 heated in the working area flows as preheated combustion air 33 . The exhaust gases occurring during the combustion are led upwards out of the heating housing 29 through exhaust gas openings 37 . The fuel cartridge 45 consists of a charcoal compact, the inner contour of which is exposed relative to the outer wall of the hot head 11 , in order to prevent thermal insulation from the combustion residues that arise.

Bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist anstelle einer Brennstoffkartusche eine Katalysatorfüllung 30 vorgesehen. Die Katalysatorfüllung 30 wird durch einen fluiden Brennstoff (Flüssiggas) aus einem konzentrisch um den Luftstrom-Leitmantel 27 angeordneten Treibstoffbehälter 24 gespeist. Die Abgasöffnung 37 ist durch eine Abdeckung 40 abgedeckt um das Eindringen von Fremdkörpern in den Katalysatorraum 41 zu vermeiden. Um die Evakuierung des Luftspalts 42 im Bereich der Abgasöffnung 37 sicherzustellen, ist an der Stirnseite des heißen Kopfes 11 eine Luftspaltabdichtung 43 vorgesehen, die zugleich die Wandung der Abgasöffnung 37 darstellt. Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs ist die Katalysatorfüllung 30 direkt metallisch mit der Außenoberfläche des heißen Kopfes 11 verbunden. Bei einer anderen - nicht dargestellten - Ausführungsform liegt die Katalysatorfüllung 30 frei gegenüber dem heißen Kopf 11.In the embodiment shown in FIG. 4, a catalyst filling 30 is provided instead of a fuel cartridge. The catalyst charge 30 is fed by a fluid fuel (liquid gas) from a fuel tank 24 arranged concentrically around the air flow guide jacket 27 . The exhaust gas opening 37 is covered by a cover 40 in order to prevent foreign bodies from entering the catalyst space 41 . In order to ensure the evacuation of the air gap 42 in the region of the exhaust gas opening 37 , an air gap seal 43 is provided on the end face of the hot head 11 , which also represents the wall of the exhaust gas opening 37 . To achieve good heat transfer, the catalyst filling 30 is directly metallically connected to the outer surface of the hot head 11 . In another embodiment, not shown, the catalyst filling 30 is exposed relative to the hot head 11 .

Bei der in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist das Getriebe 19, 20 in einer Gehäusekapsel 44 gekapselt. Die Gehäusekapsel 44 stellt zusammen mit dem Arbeitszylinder 11 einen geschlossenen Innenraum dar. Das Lüfterrad 21 ist außerhalb der Gehäusekapsel 44 angeordnet und erzeugt einen außen herum verlaufenden Luftstrom in den Ringraum 31. Um eine einfache Bauweise zu ermöglichen sind der Zylinder und das Getriebegehäuse einschließlich der Kapselung 44 aus einem - in der Fig. 5 dargestellten - Strangpreßprofil 46 hergestellt. Das Strangpreßprofil 46 weist dabei eine innere Bohrung in dem Arbeitszylinder 11 auf, der konzentrisch durch eine innere Wandung 47 und eine weitere äußere Wandung 48 umgeben ist.In the embodiment shown in FIG. 6, the gear 19, 20 is encapsulated in a housing capsule 44 . The housing capsule 44 , together with the working cylinder 11, represents a closed interior. The fan wheel 21 is arranged outside the housing capsule 44 and generates an outside air flow into the annular space 31 . In order to enable a simple construction, the cylinder and the gear housing including the encapsulation 44 are made from an extruded profile 46 - shown in FIG. 5. The extruded profile 46 has an inner bore in the working cylinder 11 , which is surrounded concentrically by an inner wall 47 and a further outer wall 48 .

Um bei allen Ausführungsformen einen guten Wärmeübergang vom Arbeitszylinder zu der Kühlluft zu erreichen sind in dem Ringraum 31 Kühlrippen 34 im Arbeitsbereich des Arbeitskolbens 14 vorgesehen. Der von dem Lüfterrad 21 erzeugte Kühlluftstrom 28 wird so besser erwärmt und erreicht als vorgewärmte Verbrennungsluft 33 den Brennraum 36 bzw. den Katalysatorraum 41. Die zur Erwärmung des Arbeitszylinders im Bereich des heißen Kopfes 11 aufzuwendende Fremdenergie kann so erheblich reduziert und die zugeführte Fremdenergie besser ausgenutzt werden.In order to achieve good heat transfer from the working cylinder to the cooling air in all embodiments, cooling fins 34 are provided in the working area of the working piston 14 in the annular space 31 . The cooling air flow 28 generated by the fan wheel 21 is thus better heated and reaches the combustion chamber 36 or the catalyst chamber 41 than preheated combustion air 33 . The external energy to be used to heat the working cylinder in the area of the hot head 11 can thus be considerably reduced and the external energy supplied can be better utilized.

Bei einer in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform werden die bei der Verbrennung des jeweiligen Energieträgers entstehenden Abgase zwischen dem inneren Isolator 38 und dem äußeren Isolator 39 quasi im Gegenstrom zum Kühlluftstrom 28 geführt und durch seitliche Abgasöffnungen 53 abgeleitet. Der Wärmeverlust am inneren Isolator 38 kann dadurch auf ein Minimum verringert werden.In an embodiment shown in FIG. 6, the exhaust gases generated during the combustion of the respective energy carrier are guided between the inner insulator 38 and the outer insulator 39 in a countercurrent to the cooling air flow 28 and are discharged through side exhaust openings 53 . The heat loss at the inner insulator 38 can thereby be reduced to a minimum.

Bei einer in der Fig. 7 dargestellten Ausführung sind die Pleuelstangen 15 und 50 mit Schnappverschlüssen 54 auf die Kurbelwelle 17 montiert. Dies erleichtert den Zusammenbau des Heißluftmotors 10 und den Austausch von Verschleißteilen. Ein solcher Schnappverschluß 54 besteht aus einem Auge 55, mit dem eine Federzunge 56 abgeteilt ist. Die Federzunge 56 bildet eine dem Auge 55 gegenüberliegende Öffnung 58, die in das Pleuellager übergeht. Die Öffnung 58 ist beidseitig mit Ausschrägungen 57 versehen.In an embodiment shown in FIG. 7, the connecting rods 15 and 50 are mounted on the crankshaft 17 with snap closures 54 . This facilitates the assembly of the hot air motor 10 and the replacement of wear parts. Such a snap lock 54 consists of an eye 55 with which a spring tongue 56 is divided. The spring tongue 56 forms an opening 58 opposite the eye 55 , which merges into the connecting rod bearing. The opening 58 is provided with bevels 57 on both sides.

Bei der in der Fig. 8 dargestellten Ausführung wird der Kühlluftstrom 28 durch den auf und nieder gehenden Arbeitskolben 14 erzeugt. Dazu sind die Ansaugöffnungen 35 mit Gehäuseventilen 61 und die Deckelbohrungen 26 mit Deckventilen 60 steuerbar. Die Ventile 60 und 61 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Flatterventile ausgeführt, die so angebracht sind, daß der Arbeitskolben 14 die Kühlluft beim Aufwärtsgehen durch die Ansaugöffnungen 35 ansaugen und beim Abwärtsgehen durch die Deckelbohrungen 26 in den Luftstrom- Leitmantel 27 fördern kann. Ein Lüfterrad ist bei dieser Ausführung entbehrlich. In the embodiment shown in FIG. 8, the cooling air flow 28 is generated by the working piston 14 going up and down. For this purpose, the suction openings 35 can be controlled with housing valves 61 and the cover bores 26 with cover valves 60 . The valves 60 and 61 are designed in the embodiment shown as flutter valves, which are mounted so that the working piston 14 can suck in the cooling air when going up through the suction openings 35 and when going down through the cover bores 26 in the air flow guide jacket 27 . A fan wheel is not necessary with this version.

10 Hot air motor
11 hot head
12 displacement pistons
13 displacement piston rod
14 working pistons
15 working piston connecting rod
16 crankcase
17 crankshaft
18 crank web
19 bevel gear
20 bevel gear
21 fan wheel
22 fan blade
23 output shaft
24 fuel tanks
25 housing cover
26 cover hole
27 Air flow guide jacket
28 Cooling air flow
29 heater housing
30 catalyst filling
31 annulus
32 exit opening
33 preheated combustion air
34 cooling fin
35 suction opening
36 combustion chamber
37 Exhaust opening
38 inner insulator
39 outer insulator
40 cover
41 catalytic converter room
42 air gap
43 Air gap seal
44 housing capsule
45 fuel cartridge
46 extruded profile
47 inner wall
48 outer wall
49 cold working cylinders
50 displacement piston connecting rod
51 isolator
52 union nut
53 side exhaust openings
54 snap lock
55 eye
56 spring tongue
57 bevels
58 opening
60 cover valve
61 body valve

Claims

1.Hot air motor with a cylindrical working space, consisting of a cold working cylinder with an adjoining hot head, with a displacement piston in the hot head and a working piston in the cold working cylinder on a crankshaft running in a crankcase offset from one another and in the working space from each other are arranged trailing, the hot head in the region of the displacement piston can be acted upon from outside with thermal energy and associated gear mechanism is arranged in the crankcase, a crankshaft, characterized in that there are provided in the crankcase (16) suction openings (35) and cold to the Working cylinder ( 49 ) is arranged around an air flow guide jacket ( 27 ) forming an annular space ( 31 ), which has cover bores ( 26 ) in the housing cover ( 25 ) of the crankcase ( 16 ) with a flow of cooling air ( 16 ) generated in the crankcase ( 16 ). 28 ) can be acted upon, which is then used as combustion air a heating housing ( 29 ) surrounding the hot head ( 11 ) can be fed.

2. Hot air motor according to claim 1, characterized in that at least one gear wheel ( 20 ) of the in the crankcase ( 16 ) arranged gear ( 19, 20 ) with a fan blades ( 22 ) equipped fan wheel ( 21 ).

3. Hot air motor according to claim 1, characterized in that on the cover bores ( 26 ) and the suction openings ( 35 ) oppositely acting valves ( 60, 61 ) are arranged.

4. Hot air motor according to claim 1 and 2, characterized in that the transmission is a bevel gear, of which a bevel gear ( 19 ) is designed as a crank arm on the crankshaft ( 17 ) and the other bevel gear ( 20 ) is arranged on an output shaft ( 23 ) .

5. Hot air motor according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the bevel gear ( 20 ) connected to the output shaft ( 23 ) is connected to a fan wheel which is provided radially on the outside with fan blades ( 22 ).

6. Hot air motor according to claim 4, characterized in that the gear ( 19, 20 ) within the crankcase ( 16 ) in a with the cylinder ( 11 ) connected to the housing capsule ( 44 ) is arranged and the bevel gear ( 20 ) associated fan wheel ( 21 ) is arranged outside the housing capsule ( 44 ) in the crankcase ( 16 ).

7. Hot air motor according to claims 1 to 6, characterized in that in the annular space ( 31 ) in the working area of the working piston ( 14 ) cooling fins ( 34 ) are arranged.

8. Hot air motor according to claims 1 to 7, characterized in that an annular heat insulator ( 51 ) is arranged between the hot head ( 11 ) and the cold working cylinder ( 49 ).

9. Hot air motor according to claims 1 to 8, characterized in that the hot head ( 11 ) in the working area of the displacer ( 12 ) is assigned a replaceable fuel cartridge ( 45 ).

10. Hot-air engine according to claim 9, characterized in that the fuel cartridge ( 45 ) on its inner contour of the round outer contour of the hot head ( 11 ) is formed in a shape-matched manner and is surrounded on its outer contour by an inner insulator ( 38 ), the inner insulator ( 38 ) in turn is surrounded by an outer insulator ( 39 ) and is arranged in the heating housing ( 29 ).

11. Hot air motor according to claims 1 to 8, characterized in that the hot head ( 11 ) in the working area of the displacer ( 12 ) is associated with a catalyst filling ( 30 ) and the catalyst filling ( 30 ) from an inner insulation ( 38 ), an outer Insulation ( 39 ) and a heater housing ( 29 ) is surrounded.

12. Hot air motor according to claims 10 or 11, characterized in that the inner insulator ( 38 ) consists of a refractory material and is exposed with a defined air gap ( 42 ) relative to the outer insulator ( 39 ).

13. Hot air motor according to claim 12, characterized in that the air gap between the inner insulator ( 38 ) and the outer insulator ( 39 ) is evacuated.

14. Hot air engine according to claims 11 to 13, characterized in that the catalyst filling ( 30 ) can be acted upon by a fluid fuel and the fluid fuel (liquid gas) is stored in a ring around the air flow guide jacket ( 27 ) arranged fuel tank ( 24 ) .

15. Hot air engine according to claims 11 to 14, characterized in that the catalyst filling ( 30 ) is in metallic contact with the hot head ( 11 ).

16. Hot air engine according to claims 11 to 14, characterized in that the catalyst filling is exposed to the hot head ( 11 ).

17. Hot air motor according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that the working cylinder ( 11 ) and the crankcase ( 16 ) consist of an at least two-walled extruded profile ( 46 ).

18. A hot air motor according to claim 17, characterized in that the extruded profile ( 46 ) has two walls ( 47, 48 ) concentrically surrounding the working cylinder ( 11 ), the central wall ( 47 ) the housing capsule ( 44 ) and the outer wall ( 48 ) represents the air flow guide jacket ( 27 ).