DE4103623A1

DE4103623A1 - Waerme-kraftwandler nach dem stirling-gasdruckmotorenprinzip

Info

Publication number: DE4103623A1
Application number: DE19914103623
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SCHRANKL MICHAEL 8314 GANGKOFEN DE
Current assignee: SCHRANKL MICHAEL 8314 GANGKOFEN DE
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1992-08-13

Description

Stirlingmotoren wandeln Wärme- in Bewegungsenergie um. Ein Verdrängerkolben bewirkt das Verschieben des Arbeits gases wechselweise in eine heiße und eine kalte Kammer, wo durch eine Ausdehnung bzw. Zusammenziehung des Gases bewirkt wird. Der auftretende Druckunterschied betreibt den Arbeits kolben. Siehe: Stirlingmotor der Zukunft v. Manfred Künzel, Düsseldorf 1986.

Die Probleme die bisher hauptsächlich auftraten, waren die teuere Bauart, der Betriebsdruck (Dichtungsprobleme) der Wir kungsgrad (Totraum), die Phasenverschiebung von Verdränger und Arbeitskolben, eine schnelle Leistungsänderung und die starke Leistungsabnahme bei höheren Drehzahlen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß die Bauweise einfacher und billiger als bis her ist und der Betriebsdruck wegen der guten Dichtigkeit hoch gewählt werden kann (bis über 300 bar) wodurch die Lei stung im Verhältnis zur Baugröße gut ist. Der Totraum ist klein und die Phasenverschiebung kann durch Computersteuerung im Verhältnis zur Drehzahl optimiert werden.

Der Innenraum des Läufergehäuses ist mit radialen Rippen aus gekleidet und hat eine rauhe geschwärzte Oberfläche. Dazu kann als Arbeitsgas Wasserstoff gewählt werden, wodurch höhere Drehzahlen möglich sind. Durch eine ventilgesteuerte Zuschal tung eines größeren Totraumes kann eine schnelle Leistungs änderung bewirkt werden, wie sie z. B. für Fahrzeuge nötig ist. Für Kraftwerke (z. B. Erdwärme) ist die Angleichsmöglichkeit an verschiedenste Hoch- und Tieftemperaturen, sowie die Com putersteuerung von Vorteil.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Verdrängerkammer mit Verdränger (Läufer) in Vorder ansicht (Vollschnitt) und Seitenansicht von links (Voll schnitt),

Fig. 2 eine mögliche Motorausführung mit schneller Leistungs änderungsvorrichtung,

Fig. 3 einen verstellbaren, pneumatischen Flügelzellenmotor mit Ventilanordnung zum Gleichrichten der Druckschwin gungen.

Fig. 4 schematische Darstellung der Steuerung von Verdränger und Motor durch einen Computer.

Erläuterung der Erfindung nach Fig. 1

Gehäuseteil 1 wird durch eine beliebige Wärmequelle erhitzt. Gehäuseteil 2, der durch die Isolierdichtung 4 von Teil 1 ge trennt ist, wird gekühlt. Nun versetzt ein elektromagnetisches Wechselfeld in den Spulen 5 den kugelgelagerten Verdränger 3 mit dem Dauermagneten 6 in Drehbewegung. Das Gewicht 7 wuch tet den Läufer auf der ausgesparten Seite aus. Das elektro magnetische Wechselfeld wird elektronisch erzeugt.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Form des Verdrängers bewirkt nun ein wechselweises Verschieben der Hauptmasse des Arbeitsga ses in den heißen, oder den kalten Bereich der Läuferkammer. Man erhält nun eine Druckschwingung, die durch die Anschluß öffnung 8 in einen geeigneten Motor übertragen wird.

Fig. 2 stellt die vereinfachte Darstellung eines Membran motors dar, dem mit einem variablen Absperrventil ein Druck raum (Totraum) zur schnellen Leistungsänderung zugeschaltet werden kann. Es können auch Kolbenmotoren verwendet werden.

Fig. 3 zeigt einen verstellbaren, pneumatischen Flügelzellen motor und eine Ventilanordnung zur Umwandlung der Gasschwin gungen des Druckerzeugers in eine gleichströmende Bewegung.

Fig. 4 ist die schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Verdränger, Motor und Computer. Der Verdränger wird hier bei elektromagnetisch angetrieben, geregelt von einem ent sprechendem Computer, der die effektivste Phasenverschiebung, nach Drehwinkel des Motors und des Verdrängers zur Leistungs optimierung und Leistungssteuerung berechnet.

Claims

1. Wärme-Kraftwandler nach dem Stirling-Gasdruckmotoren prinzip dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger keine Hin- und Herbewegungen wie bisher ausführt, sondern eine radiale Rotation.

2. Wärme-Kraftwandler nach dem Stirling-Gasdruckmotoren prinzip dadurch gekennzeichnet, daß zum schnellen Erwärmen und Abkühlen des Gases die Läuferkammer radiale Rippen auf weist und eine rauhe, geschwärzte Oberflächenbeschaffen heit hat.

3. Wärme-Kraftwandler nach dem Stirling-Gasdruckmotoren prinzip dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenwirken von Ver drängerteil und Motorenteil computergesteuert erfolgen kann.

4. Wärme-Kraftwandler nach dem Stirling-Gasdruckmotoren prinzip dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Verdrängers berührungslos durch die Gehäusewandung stattfinden kann, durch magnetisch-magnetische oder elektromagnetisch- magnetische Übertragung und dadurch keine Dichtungsprob leme auftreten.

5. Wärme-Kraftwandler nach dem Stirling-Gasdruckmotoren prinzip dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuerung durch variables Zuschalten eines Totraumes erfolgen kann.

6. Wärme-Kraftwandler nach dem Stirling-Gasdruckmotoren prinzip dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselschwingungen des Arbeitsgases durch Ventile in eine Richtung gleichgerich tet werden können und damit den Antrieb eines Flügel zellenmotors ermöglichen.

7. Wärme-Kraftwandler nach den Stirling-Gasdruckmotoren prinzip dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung eines Membran motors neben dem Verdrängergehäuse, mit kürzester Verbin dung zu diesem, kein Regenerator nötig ist.