DE4118350C2

DE4118350C2 -

Info

Publication number: DE4118350C2
Application number: DE19914118350
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc 1000 Berlin De Boinet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1993-04-01
Also published as: DE4118350A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmekraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Wärmekraftmaschinen der gat tungsgemäßen Art sind als Stirlingmaschinen aus dem Fachbuch von Walter Kufner bekannt. Bei diesen ist an einem Ende des Zylinders die Einrichtung zum Erwärmen und am anderen Ende die Einrichtung zum Abkühlen des eingeschlossenen Mediums, insbe sondere Luft, angeordnet, wobei ein im Durchmesser etwas klei ner als der Innendurchmesser des Zylinders ausgebildeter Ver drängerkolben vorgesehen ist, um das Medium aus dem Bereich der Einrichtung zum Erwärmen in den Bereich der Einrichtung zum Abkühlen zu transportieren und umgekehrt. Von dem im Zylinder hin- und herbewegten, als Hubkolben ausgebildeten Kolbenelement wird über ein Abtriebsgestänge ein Schwungrad angetrieben. The invention relates to a heat engine according to the preamble of claim 1. Heat engines of the gat appropriate type are as Stirling engines from the specialist book known by Walter Kufner. With these is at one end of the Cylinder the device for heating and at the other end the Device for cooling the enclosed medium, esp special air, arranged, a little small in diameter Ver than the inside diameter of the cylinder plunger is provided to remove the medium from the area the device for heating in the area of the device to transport for cooling and vice versa. From that in Cylinders moved back and forth, designed as reciprocating pistons Piston element becomes a flywheel via an output linkage driven.

Bei einer moderneren Ausführung der Stirlingmaschine nach System Kolin ist der Verdrängerkolben als Platte ausgebildet, welche die in der Arbeitskammer eingeschlossene Luft von der Seite einer warmen Platte zur Seite einer kalten Platte und umgekehrt verdrängt. Die Bewegung der Verdrängerplatte wird über Anschläge einer Verdrängerschubstange bewirkt, die über Dämpfungsfedern an eine Verdrängerkurbel angelenkt ist, die in ähnlicher Weise wie das Abtriebsgestänge des Hubkolbens mit dem Schwungrad verbunden ist.In a more modern version of the Stirling engine after Kolin system, the displacement piston is designed as a plate, which the air trapped in the working chamber from the Side of a warm plate to side of a cold plate and reversed displaced. The movement of the displacement plate will caused by stops of a displacer push rod, the over Damping springs is hinged to a displacement crank, which in similar to the output linkage of the reciprocating piston the flywheel is connected.

Die bekannten Wärmekraftmaschinen der Stirling-Bauart weisen den Nachteil auf, daß im Zylinder der zusätzliche Verdränger kolben mit zugehörigem Abtriebsgestänge erforderlich ist, wo durch eine große Lärmentwicklung gegeben ist. Ferner ist der Wirkungsgrad der diskontinuierlich arbeitenden Stirling- Wärmekraftmaschinen relativ schlecht.The known heat engines of the Stirling design have the disadvantage that the additional displacer in the cylinder piston with associated output linkage is required where is due to a large amount of noise. Furthermore, the Efficiency of discontinuous Stirling Heat engines relatively poor.

Aus der FR 23 20 428 ist eine Wärmekraftmaschine der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der eine Mehrzahl von Zylindern (im Ausführungsbeispiel sind es vier Zylinder) an einem um eine drehfeste Exzenterachse drehbaren Rahmen und Einrichtungen zum Erwärmen und Abkühlen des Arbeitsmediums im Bereich jedes Zylinders gegenüberliegend angeordnet sind. Die Abtriebsgestänge der Vielzahl von Kolbenelementen sind an einem auf der Exzenterachse drehbaren Lagerring abgestützt, wobei der drehbare Rahmen und der Lagerring auf unterschiedlichen Bereichen der drehfesten Exzenterachse gelagert sind.From FR 23 20 428 is a heat engine of the generic type Kind known in which a plurality of cylinders (in Embodiment there are four cylinders) on one by one rotatable eccentric axis rotatable frame and devices for Heating and cooling the working fluid in the area of each Cylinders are arranged opposite one another. The output linkage the large number of piston elements are on one on the Eccentric axis supported bearing ring, the rotatable Frame and the bearing ring on different areas the non-rotatable eccentric axis are mounted.

Nachteilig ist es bei der hier beschriebenen Wärmekraftmaschine, daß diese in der Art eines Stirling-Stern-Motors mit einem Doppeleffekt-Kolben arbeitet, der sowohl Verdränger- als auch Arbeitsfunktionen erfüllt. Dieser Doppeleffekt-Kolben ist in einer offenen Kammer mit einer warmen und mit einer kalten Zone radial zur Drehachse angeordnet. Der Kolbenhub ist groß, aber uneffektiv, da die Kolben nur langsame Bewegungen ausführen können, die nicht die ganze mögliche Hubstrecke ausschöpfen, weil nur ein geringer Wärmeaustausch möglich ist. Die Wärme wird durch die vorgeschlagene konstruktive Gestaltung der Erwärmungs- und Abkühlbereiche weggeschleudert. Die Bewegungen des Kolbens sind außerdem von der Stellung des Exzenters abhängig. Der Wirkungsgrad dieser diskontinuierlich arbeitenden Wärmekraftmaschine ist gering.The disadvantage of the heat engine described here is that that these are in the manner of a Stirling star engine a double effect piston that works both displacement and also fulfills work functions. This double effect piston is in an open chamber with a warm and with a cold Zone arranged radially to the axis of rotation. The piston stroke is great but ineffective because the pistons only move slowly who can’t exhaust the entire possible stroke length, because only a little heat exchange is possible. The heat is due to the proposed design the heating and cooling areas are thrown away. The Movements of the piston are also dependent on the position of the Eccentric dependent. The efficiency of this is discontinuous working heat engine is low.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Wärmekraftmaschine der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß bei kontinuierlichem Antrieb ein großer Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Wärme in rotierende Antriebsleistung erreichbar ist.The invention is therefore based on the object Heat engine of the generic type to that effect improve that with continuous drive a big one Efficiency in converting heat to rotating Drive power is achievable.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Die Zylinder bilden geschlossene Kammern, in denen sich das Arbeitsmedium befindet, und die axial oder radial zum Exzenter der Exzenterachse am Rahmen angeordnet sind. Die Zylinder enthalten jeweils einen Arbeitskolben oder eine Membran, der bzw. die kurze Arbeitshübe bei der Kompression bzw. Expansion des Arbeitsmediums ausführt, wobei eine Bewegung der Zylinder vom Abkühlbereich in den diametral gegenüberliegenden Erwärmungsbereich und umgekehrt erfolgt. Die Abtriebsgestänge der Vielzahl von Kolbenelementen sind an dem auf der Exzenterachse drehbaren Lagerring abgestützt, wobei der drehbare Rahmen und der Lagerring auf unterschiedlichen Bereichen der drehfesten Exzenterachse gelagert sind. Somit bewirken die den Bereich der Erwärmungseinrichtung durchlaufenden Zylinder eine Ausdehnung des darin eingeschlossenen Mediums und damit einen Arbeitshub des jeweiligen Kolben- bzw. Membranelementes, der über das zugehörige Abtriebsgestänge auf den Lagerring übertragen wird. Die am Rahmen befestigten Zylinder gelangen anschließend in den Bereich der Abkühlungs-Einrichtung, wobei auf die Kolbenelemente ein nach innen gerichteter Arbeitshub ausgeübt wird, durch den diese in ihre Anfangsstellung zurückgeführt werden. Beim Wiedereintauchen der Zylinder in den Bereich der Erwärmungs-Einrichtung erfolgt wiederum ein Arbeitshub zur Betätigung des Abtriebsgestänges. Da der die Zylinder aufnehmende drehbare Rahmen und der Lagerring auf unterschiedlichen Bereichen der drehfesten Exzenterachse gelagert sind, wird auf den die Zylinder tragenden Rahmen ein Drehmoment ausgeübt, das zu einer Rotation des Rahmens und gleichzeitig auch des das Abtriebsgestänge tragenden Lagerringes führt. Diese Rotationsbewegung bzw. das durch diese erzeugte Drehmoment kann sowohl vom Lagerring als auch vom Rahmen abgenommen und als Antriebsenergie bzw. Antriebsdrehmoment verwendet werden.The solution to this problem follows from the characteristic ones Features of claim 1. The cylinders form closed Chambers in which the working medium is located and the axially or radially to the eccentric of the eccentric axis on the frame are arranged. The cylinders each contain a working piston or a membrane, the short working strokes the compression or expansion of the working medium, movement of the cylinders from the cooling area into the diametrically opposite heating area and vice versa he follows. The output linkage of the large number of piston elements are supported on the rotating bearing ring on the eccentric axis, the rotatable frame and the bearing ring on different Areas of the rotationally fixed eccentric axis are. Thus they effect the area of the heating device continuous cylinder an extension of the enclosed therein Medium and thus a working stroke of the respective Piston or membrane element that over the associated Output linkage is transferred to the bearing ring. The most Cylinder attached to the frame then get into the Area of the cooling device, being on the piston elements an inward working stroke is exercised, through which these are returned to their initial position. When immersing the cylinders in the area of the heating device there is again a working stroke for actuation of the output linkage. Because the cylinder rotatable frame and the bearing ring on different Areas of the non-rotatable eccentric axis are mounted on the frame carrying the cylinders exerts a torque that to a rotation of the frame and at the same time also that Output linkage bearing ring leads. This rotational movement or the torque generated by this can both removed from the bearing ring as well as from the frame and as drive energy or drive torque can be used.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rahmen auf dem Exzenter der Exzenterachse drehbar gelagert, wobei die Zylinder im Abstand von und parallel zum Exzenter der Exzenterachse am Rahmen angeordnet sind. Die Abtriebsgestänge sind mit ihren äußeren Gelenken über Dreieckslenker am Kolbenelement und am Rahmen und mit ihren inneren Gelenken an dem um die Zentralachse der Exzenterachse drehbaren Lagerring angelenkt. Mittels der Dreieckslenker wird der Arbeitshub jedes Kolbenelementes über das Abtriebsgestänge auf den Lagerring übertragen, wobei auf das Abtriebsgestänge eine vom Lagerring weggerichtete Zugkraft ausgeübt wird. Diese bewirkt wiederum, daß der die Zylinder tragende Rahmen in eine Drehbewegung versetzt wird.In one embodiment of the invention, the frame is on the Eccentric of the eccentric axis rotatably mounted, the cylinder at a distance from and parallel to the eccentric of the eccentric axis are arranged on the frame. The output rods are with their outer joints via wishbones on the piston element and on Frame and with their inner joints on the around the central axis the eccentric axis rotatable bearing ring. Means the wishbone becomes the working stroke of each piston element transferred to the bearing ring via the output linkage, whereby on the output linkage facing away from the bearing ring Traction is exerted. This in turn causes the Cylinder-bearing frame is rotated.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Rahmen auf der Zentralachse der Exzenterachse gelagert, wobei die Zylinder radial zur Exzenterwelle am Rahmen angeordnet sind. Die Abtriebsgestänge sind mit ihren äußeren Gelenken an den Kolbenelementen und mit ihren inneren Gelenken an dem am Exzenter gelagerten Lagerring angelenkt. Hierbei erfolgt in ähnlicher Weise beim Arbeitshub der Kolbenelemente eine Druckkraft auf die Abtriebsgestänge, welche wiederum bewirkt, daß der die Zylinder tragende Rahmen in Drehung versetzt wird.In a further embodiment, the frame is on the Central axis of the eccentric axis mounted, the cylinder are arranged radially to the eccentric shaft on the frame. The Output linkages are with their outer joints on the Piston elements and with their inner joints on the Eccentric bearing ring articulated. Here takes place in similarly a working stroke of the piston elements Pressure force on the output linkage, which in turn causes that the frame supporting the cylinder is rotated.

Wesentlich für die Erfindung ist u. a., die einzelnen Gelenke des Abtriebsgestänges als Kardangelenke ausgebildet sind, um so die von den Kolbenelementen am Abtriebsgestänge erzeugten Zug- und/oder Druckkräfte ohne Klemmungen in eine rotierende Bewegung des Rahmens umsetzen zu können sowie die Ausführung der Kolbenelemente als die Zylinder dichtend abschließende Membranen.Essential to the invention is u. a., the individual Joints of the output linkage are designed as universal joints are, so that of the piston elements on the output linkage generated tensile and / or compressive forces without clamping in one to be able to implement rotating movement of the frame as well as the Execution of the piston elements as the cylinder sealing final membranes.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Insbesondere, ist das in den Zylindern eingeschlossene Medium gasförmig, z. B. Stickstoff. Das Medium kann auch flüssig sein, z. B. Alkohol. Außerdem sind die Kolbenelemente in bevorzugter Ausführung als die Zylinder dichtend abschließende Membranen ausgebildet.Further advantageous embodiments of the invention result itself from the subclaims. In particular, that is in the Cylinder enclosed medium gaseous, e.g. B. nitrogen. The medium can also be liquid, e.g. B. alcohol. Also are the piston elements in a preferred embodiment than the cylinders sealing membranes.

Die Erfindung ist anhand von drei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen von Wärmekraftmaschinen näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated by three in the drawings Embodiments of heat engines closer explained. It shows

Fig. 1 die erste Ausführungsform der Wärmekraftmaschine im Schnitt gemäß Linie I-I in Fig. 2, Fig. 1, the first embodiment of the heat engine in section along line II in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht der Wärmekraftmaschine gemäß Pfeil II in Fig. 1, Fig. 2 is a view of the heat engine according to the arrow II in Fig. 1,

Fig. 3 die zweite Ausführungsform der Wärmekraftmaschine im Schnitt gemäß Fig. 1, Fig. 3 shows the second embodiment of the heat engine in the section according to Fig. 1,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der Wärmekraftmaschine nach Fig. 3 und Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 2 of the heat engine according to FIGS. 3 and

Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 4. Fig. 5 shows a section according to line VV in Fig. 4.

Die Wärmekraftmaschine in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform umfaßt eine drehfeste Exzenterachse 1 mit der Zentralachse 2 und dem Exzenter 3, einen auf dem Exzenter 3 drehbaren Rahmen 4 mit insgesamt 24 im Abstand von und parallel zum Exzenter 3 angeordneten Zylindern 5 mit als Kolben 7 ausgebildeten Kolbenelementen 6 und mit an den Kolben 7 angelenkten Dreieckslenkern 8, einen auf der Zentralachse 2 drehbar gelagerten Lagerring 9 und ferner jedem Zylinder 5 zugeordnete Abtriebsgestänge 10, die zwischen dem jeweiligen Dreieckslenker 8 und dem Lagerring 9 angelenkt sind. Der Rahmen 4 und der Lagerring 9 sind über Wälzlager 11, 12 am Exzenter 3 bzw. an der Zentralachse 2 gelagert. Die Dreieckslenker 8 sind mit einem Gelenk 13 über einen zweiarmigen Hebel 14 mit einem am Kolben 7 angebrachten Gelenk 15 verbunden. Ein weiteres Gelenk 16 jedes Dreieckslenkers 8 ist an einem Kragarm 17 angelenkt, der dem jeweiligen Zylinder 5 zugeordnet und am Rahmen 4 befestigt ist. Das dritte Gelenk 18 jedes Dreieckslenkers 8 ist mit dem Abtriebsgestänge 10 verbunden, das wiederum über ein weiteres Gelenk 19 mit dem Lagerring 9 gelenkig verbunden ist. Die an den Dreieckslenkern 8 angreifenden Gelenk 18 und die am Lagerring 9 angreifenden Gelenke 19 sind als Kardangelenke ausgebildet.The heat engine in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 comprises a rotationally fixed eccentric axis 1 with the central axis 2 and the eccentric 3 , a frame 4 rotatable on the eccentric 3 with a total of 24 cylinders 5 arranged at a distance from and parallel to the eccentric 3 are articulated with designed as a piston 7 piston members 6 and with which is articulated on the piston 7 wishbones 8, one on the central axis 2 rotatably supported bearing ring 9, and further each of the cylinders 5 associated with the output rod 10, the respective between the frame arm 8 and the bearing ring. 9 The frame 4 and the bearing ring 9 are mounted on roller bearings 11, 12 on the eccentric 3 or on the central axis 2 . The wishbones 8 are connected with a joint 13 via a two-armed lever 14 to a joint 15 attached to the piston 7 . Another joint 16 of each wishbone 8 is articulated on a cantilever arm 17 which is assigned to the respective cylinder 5 and is attached to the frame 4 . The third joint 18 of each wishbone 8 is connected to the output linkage 10 , which in turn is connected in an articulated manner to the bearing ring 9 via a further joint 19 . The joint 18 acting on the wishbones 8 and the joints 19 acting on the bearing ring 9 are designed as universal joints.

Auf der dem Rahmen 4 abgelegenen Seite des Lagerringes 9 ist ein Abtriebszahnrad 20 ausgebildet, das drehfest bzw. einstückig mit dem Lagerring 9 ausgebildet ist. Die Exzentrizität zwischen der Zentralachse 2 und der Achse des Exzenters 3 ist mit E bezeichnet. Der Abstand zwischen der Achse des Exzenters 3 und der Achse eines jeden Zylinders 5 ist mit A bezeichnet. Anstelle der in den Zylindern 5 beweglichen, in bekannter Weise abgedichteten Kolben 7 können auch an diesen druckdicht angebrachte Membranen vorgesehen sein. Die Zylinder 5 sind mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Stickstoff, gefüllt.On the side of the bearing ring 9 remote from the frame 4 , an output gear wheel 20 is formed, which is designed to be non-rotatable or in one piece with the bearing ring 9 . The eccentricity between the central axis 2 and the axis of the eccentric 3 is denoted by E. The distance between the axis of the eccentric 3 and the axis of each cylinder 5 is designated A. Instead of the pistons 7 , which are movable in the cylinders 5 and are sealed in a known manner, membranes can also be provided on them in a pressure-tight manner. The cylinders 5 are filled with a gaseous medium, in particular nitrogen.

Wie es die Fig. 2 zeigt, befinden sich auf der Oberseite der Wärmekraftmaschine eine Einrichtung 21 zum Erwärmen und auf der Unterseite der Wärmekraftmaschine eine Einrichtung 22 zum Abkühlen des in den Zylindern 5 eingeschlossenen Mediums. Die Einrichtung 21 zum Erwärmen ist aus einem die Oberseite der Wärmekraftmaschine umgebenden Rahmen 23 gebildet, dem Warmluft, z. B. durch Sonnenenergie, zugeführt wird. Die auf der Unterseite der Wärmekraftmaschine befindliche Einrichtung 22 zum Abkühlen des in den Zylindern 5 befindlichen Mediums ist aus einer Wanne 24 für Kaltluft oder Kaltwasser mit dem Niveau 25 gebildet, das mit Zu- und Abflüssen 26, 27 versehen ist. Die jeweils auf der Unterseite des Rahmens 4 befindlichen Zylinder 5, im Ausführungsbeispiel neun Zylinder 5, tauchen regelmäßig in die Einrichtung 22 zum Abkühlen des in den Zylindern 5 befindlichen Mediums ein, wohingegen regelmäßig sieben auf der Oberseite des Rahmens 4 befindliche Zylinder 5 in die Einrichtung 21 zum Erwärmen eintauchen. Die Einrichtungen 21, 22 zum aufeinanderfolgenden Erwärmen bzw. Abkühlen des in den Zylindern 5 eingeschlossenen Mediums befinden sich somit im Drehbereich des Rahmens 4 bzw. der Zylinder 5 und sind diametral gegenüberliegend, d. h. auf der Ober- bzw. Unterseite der Wärmekraftmaschine angeordnet.As shown in FIG. 2, there is a device 21 for heating on the top of the heat engine and a device 22 for cooling the medium enclosed in the cylinders 5 on the bottom of the heat engine. The device 21 for heating is formed from a frame 23 surrounding the top of the heat engine, the warm air, for. B. is supplied by solar energy. The device 22 located on the underside of the heat engine for cooling the medium located in the cylinders 5 is formed from a trough 24 for cold air or cold water with the level 25 , which is provided with inflows and outflows 26, 27 . The cylinder located on the underside of the frame 4 respectively 5, in the embodiment, nine cylinder 5, appear regularly in the device 22 for cooling the medium in the cylinders 5 a, whereas regularly seven cylinders 5 located on the top of the frame 4 in the device Immerse 21 to warm up. The devices 21 , 22 for successive heating or cooling of the medium enclosed in the cylinders 5 are thus located in the rotating region of the frame 4 or the cylinders 5 and are diametrically opposed, ie arranged on the top and bottom of the heat engine.

Wie es die Fig. 2 ferner zeigt, sind die Achse des Exzenters 3 und die Zentralachse 2 unter etwa 45° zur Horizontalen schräggestellt, wobei eine durch die beiden Achsen 2, 3 gelegte ideelle Ebene den in Fig. 2 links gelegenen Anfangsbereich der Einrichtung 21 zum Erwärmen des in den Zylindern 5 befindlichen Mediums schneidet. Die aufgrund dieser Anordnung der Achsen 2, 3 bewirkte Drehbewegung des Rahmens 4 ist mit den Pfeilen 28 in Fig. 2 gezeigt.As further shown in FIG. 2, the axis of the eccentric 3 and the central axis 2 are inclined at approximately 45 ° to the horizontal, an ideal plane through the two axes 2, 3 being the initial region of the device 21 on the left in FIG. 2 for heating the medium located in the cylinders 5 cuts. The rotation of the frame 4 caused by this arrangement of the axes 2, 3 is shown by the arrows 28 in FIG. 2.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform der Wärmekraftmaschine arbeitet wie folgt:The first embodiment of the heat engine shown in FIGS. 1 and 2 operates as follows:

Das in den Zylindern 5, die sich in der auf der Oberseite der Wärmekraftmaschine befindlichen Einrichtung 21 zum Erwärmen befinden, befindliche Medium wird erwärmt, so daß der von der Wärme abhängige Druck des im Zylinder 5 befindlichen Mediums den jeweiligen Kolben 7 nach außen drückt. Über den Dreieckslenker 8 wird dabei eine Zugkraft auf das Abtriebsgestänge 10 ausgeübt, das am Lagerring 9 angelenkt ist, der drehbar auf der Zentralachse 2 der Exzenterwelle 1 gelagert ist. Da das Abtriebsgestänge 10 jedoch starr ist, wirkt die resultierende Druckkraft des Kolbens 7 in Richtung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1 auf den Zylinder 5 derart ein, daß dieser in Richtung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1 verschoben wird, da nunmehr der Abstand A+E der Achse des Kolbens 7 zur Zentralachse 2 infolge der nunmehr kleiner werden Exzentrizität E abnimmt. Auf diese Weise wird die vom Kolben 7 erzeugte Druckkraft bzw. die daraus resultierende, in dem Abtriebsgestänge 10 wirkende Kraft Z in eine Radialkraft R und eine Tangentialkraft T zerlegt, die in ein tangential wirkendes Drehmoment umgesetzt wird, das die Drehbewegung des Rahmens 4 mit den daran befindlichen Zylindern 5 in Richtung des Pfeiles 28 hervorruft. Eine entsprechend umgekehrte Wirkung tritt ein, wenn die Zylinder 5 mit dem erwärmten Medium in die Einrichtung 22 zum Abkühlen des Mediums eintauchen, wobei die Kolben 7 aufgrund des sich abkühlenden Mediums im Innern der Zylinder 5 eine nach innen wirkende Kraft erhalten, die den Dreieckslenker 8 eines jeden Zylinders 5 wieder in die in Fig. 1 oben dargestellte Ausgangslage zurückführt. Eine konstruktive Voraussetzung für die Funktion dieser Wärmekraftmaschine ist, daß die Gelenke 18, 19 als Kardangelenke ausgebildet sind, die ein seitliches Wegdrücken der Zylinder 5 aufgrund der Kraft der Kolben 7 ermöglichen. Das resultierende Drehmoment wird vom Abtriebszahnrad 20 abgenommen.The medium located in the cylinders 5 , which are located in the device 21 for heating located on the top of the heat engine, is heated so that the heat-dependent pressure of the medium in the cylinder 5 presses the respective piston 7 outwards. Via the wishbone 8 , a tensile force is exerted on the output linkage 10 , which is articulated on the bearing ring 9 , which is rotatably mounted on the central axis 2 of the eccentric shaft 1 . However, since the output linkage 10 is rigid, the resulting compressive force of the piston 7 acts in the direction perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 on the cylinder 5 such that it is displaced in the direction perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, since the distance A + E the axis of the piston 7 to the central axis 2 due to the now smaller eccentricity E decreases. In this way, the pressure force generated by the piston 7 or the resultant force Z acting in the output linkage 10 is broken down into a radial force R and a tangential force T, which is converted into a tangentially acting torque that the rotational movement of the frame 4 with the there cylinders 5 in the direction of arrow 28 causes. A correspondingly reverse effect occurs when the cylinders 5 with the heated medium are immersed in the device 22 for cooling the medium, the pistons 7 receiving an inward force due to the cooling medium in the interior of the cylinders 5 , which force the wishbone 8 of each cylinder 5 returns to the initial position shown in FIG. 1 above. A constructive requirement for the function of this heat engine is that the joints 18 , 19 are designed as universal joints, which allow the cylinders 5 to be pushed away laterally due to the force of the pistons 7 . The resulting torque is taken from the output gear 20 .

In der in der Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform sind nur die Einrichtungen 21 und 22 zum Erwärmen bzw. Abkühlen des in den Zylindern 5 befindlichen Mediums anders ausgebildet. So ist für die Einrichtungen 21,22 ein geschlossenes Gehäuse 29 vorgesehen, das im unteren Bereich der Wärmekraftmaschine die Wanne 24 der Einrichtung 22 zum Abkühlen und im oberen Bereich eine Abgasführung 30 als Einrichtung 21 zum Erwärmen des in den Zylindern 5 befindlichen Mediums aufweist. Diese Abgasführung führt das von einem Heizkessel einer stationären Wärmekraftanlage kommende heiße Abgas in einen nicht näher dargestellten Schornstein.In the second embodiment shown in FIG. 3, only the devices 21 and 22 for heating or cooling the medium located in the cylinders 5 are designed differently. Thus, a closed housing 29 is provided for the bodies 21,22, which has in the lower region of the heat engine, the sump 24 of the device 22 for cooling and at the top of an exhaust guide 30 as means 21 for heating the medium in the cylinders. 5 This exhaust gas duct leads the hot exhaust gas coming from a boiler of a stationary thermal power plant into a chimney, not shown.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten dritten Ausführungsform der Wärmekraftmaschine ist der Rahmen 4′ auf der Zentralachse 2′ der Exzenterachse 1′ gelagert. Die Zylinder 5′ sind radial zur Exzenterachse 1′ am Rahmen 4′ angeordnet. Die Abtriebsgestänge 10′ sind mit ihrem äußeren Gelenk 18′ an den Kolbenelementen 7′ und mit ihrem inneren Gelenk 19′ an dem am Exzenter 3′ gelagerten Lagerring 9′ angelenkt, wobei die Gelenke 18′, 19′ als Kardangelenke ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform sind achtzehn Zylinder 5′ jeweils radial zum Rahmen 4′ angebracht. Die Einrichtung 21 zum Erwärmen der Zylinder 5′ besteht aus einem nierenförmigen Warmluftkanal 30, der die jeweils im oberen Bereich der Wärmekraftmaschine befindlichen acht Zylinder 5′ aufnimmt. Die Einrichtung 22 zum Abkühlen der Zylinder 5′ besteht aus einer Wanne 24′ zum Eintauchen von jeweils sieben radial angeordneten Zylindern 5′ und ist mit Zu- und Abflüssen 26′, 27′ versehen. Diese Ausführungsform der Wärmekraftmaschine arbeitet entsprechend den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen derart, daß die Druckkraft der Kolben 7′, die über das Abtriebsgestänge 10′ auf den Lagerring 9′ ausgeübt wird, infolge der Exzentrizität E zwischen Zentralachse 2′ und Achse des Exzenters 3′ in ein Drehmoment des Rahmens 4′ umgesetzt wird. Dieser ist mit einem Abtriebsritzel 20′ versehen.In the third embodiment of the heat engine shown in FIGS. 4 and 5, the frame 4 'is mounted on the central axis 2 ' of the eccentric axis 1 '. The cylinders 5 'are arranged radially to the eccentric axis 1 ' on the frame 4 '. The output linkage 10 'are articulated with their outer joint 18 ' on the piston elements 7 'and with their inner joint 19 ' on the bearing ring 9 'mounted on the eccentric 3 ', the joints 18 ', 19 ' being designed as universal joints. In this embodiment, eighteen cylinders 5 'are each mounted radially to the frame 4 '. The device 21 for heating the cylinder 5 'consists of a kidney-shaped warm air duct 30 which receives the eight cylinders 5 ' located in the upper region of the heat engine. The device 22 for cooling the cylinder 5 'consists of a trough 24 ' for immersing seven radially arranged cylinders 5 'and is provided with inflows and outflows 26 ', 27 '. This embodiment of the heat engine operates according to the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 such that the pressure force of the piston 7 'via the output rod 10' of the bearing ring 9 'is applied due to the eccentricity e between the center axis 2' and axis of the eccentric 3 'is implemented in a torque of the frame 4 '. This is provided with an output pinion 20 '.

BezugszeichenlisteReference list

1 Exzenterachse
2 Zentralachse
3 Exzenter
4 Rahmen
5 Zylinder
6 Kolbenelement
7 Kolben
8 Dreieckslenker
9 Lagerring
10 Abtriebsgestänge
11 Wälzlagerung
12 Wälzlagerung
13 Gelenk
14 Hebel
15 Gelenk
16 Gelenk
17 Kragen
18 Gelenk
19 Gelenk
20 Abtriebsritzel
21 Einrichtung zum Erwärmen
22 Einrichtung zum Abkühlen
23 Rahmen
24 Wanne
25 Niveau
26 Zufluß
27 Abfluß
28 Pfeil
29 Gehäuse
30 Warmluftkanal 1 eccentric axis
2 central axis
3 eccentrics
4 frames
5 cylinders
6 piston element
7 pistons
8 wishbones
9 bearing ring
10 output linkages
11 rolling bearing
12 rolling bearing
13 joint
14 levers
15 joint
16 joint
17 collar
18 joint
19 joint
20 output pinions
21 Heating device
22 Cooling device
23 frames
24 tub
25 level
26 inflow
27 drain
28 arrow
29 housing
30 hot air duct

Claims

1. Heat engine, in which a plurality of cylinders ( 5 ) with piston elements ( 6 ) is arranged on a frame ( 4 ) rotatable about a rotationally fixed eccentric axis ( 1 ) and devices ( 21 , 22 ) for heating and cooling one in the cylinders ( 5 ) enclosed working medium are provided and in which the piston elements ( 6 ) have output linkages ( 10 ) which are supported on a bearing ring ( 9 ) rotatable on the eccentric axis ( 1 ), the rotatable frame ( 4 ) and the bearing ring ( 9 ) are mounted on different areas of the non-rotatable eccentric axis ( 1 ), characterized in that the devices ( 21 , 22 ) for heating and cooling the working medium in the rotating area of the frame ( 4 ) or the cylinders ( 5 ) on diametrically opposite areas of the upper or underside of the heat engine are arranged and that the piston elements ( 6 ) are designed as working pistons ( 7 ) which correspond to the compression or expans ion of the enclosed working medium when moving the cylinder ( 5 ) from the cooling area into the heating area and vice versa are executable a working stroke.

2. Heat engine according to claim 1, characterized in that the frame ( 4 ) on the eccentric ( 3 ) of the eccentric axis ( 1 ) is rotatably mounted, that the cylinder ( 5 ) at a distance from and parallel to the eccentric ( 3 ) of the eccentric axis ( 1 ) are arranged on the frame ( 4 ) and that the output linkage ( 10 ) with its outer joint ( 18 ) via wishbones ( 8 ) on the piston element ( 6 ) and on the frame ( 4 ) and with its inner joint ( 19 ) on the the central axis ( 2 ) of the eccentric axis ( 1 ) rotatable bearing ring ( 9 ) are articulated.

3. Heat engine according to claim 1, characterized in that the frame ( 4 ') on the central axis ( 2 ') of the eccentric axis ( 1 ') is mounted, that the cylinder ( 5 ') radially to the eccentric axis ( 1 ') on the frame ( 4 ') are arranged and that the output linkage ( 10 ') with its outer joint ( 18 ') on the piston elements ( 6 ') and with its inner joint ( 19 ') on the bearing ring ( 9 ') mounted on the eccentric ( 3 ') ) are articulated.

4. Heat engine according to claim 2 or 3, characterized in that the device ( 21 ) for heating with hot air and the device ( 22 ) for cooling with cold air are operated.

5. Heat engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the medium enclosed in the cylinders ( 5 , 5 ') is nitrogen.

6. Heat engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston elements ( 6 , 6 ') as the cylinder ( 5 , 5 ') sealing sealing membranes are formed.

7. Heat engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the joints ( 18 , 19 ) between the wishbone ( 8 ) and the output linkage ( 10 ) or the joints ( 18 ', 19 ') between the piston ( 7 ') And the bearing ring ( 9 ') are designed as universal joints.