DE4402406A1 - Außenbeheizte thermohydraulische Arbeitsmaschine - Google Patents

Description

Der bereits vor mehr als 150 Jahren von den Gebrüdern Stirling erfundene und bergmännisch angewandte Stirling-Motor gehört zur Gruppe der außenbeheizten regenerativen Heißgasmaschinen. Sie zeichnen sich durch das einfache Arbeitsprinzip, wegen der äußeren Wärmezufuhr (bei mäßig hohen Heiztemperaturen) durch geringe Schadstoffemission, Geräusch- und Erschütterungsarmut, lange Lebensdauer, relativ hohen thermodynamischen Wirkungsgrad und auch dadurch aus, daß neben den gebräuchlichen auch feste Brennstoffe, wie Holz, Kohle und Preßstroh genutzt werden können.

Andererseits zeigt die bis heute noch ausstehende praktische Anwendung dieses Motors seine Schwächen auf: relativ hohe Herstellungskosten besonders für die Wärmeübertrager und Regenerator, großer konstruktiver Aufwand für die notwendige kinematische Kopplung von Verdränger- und Arbeitskolben über die gemeinsame Kurbelwelle sowie für die Kolbenführung und eine gasdichte Wellendurchführung aus dem Druckgehäuse. Ein prinzipieller Nachteil des Stirling-Motors erwächst aus der Forderung, daß die Beheizung isotherm, d. h. bei konstanter Temperatur erfolgen sollte, was bei Gebläsebrennern die Verbrennungsluftvorwärmung erforderlich macht. Ein weiterer Nachteil, der sich besonders bei mobilen Anwendungen auswirkt, betrifft die beschränkte Leistungsregelung des Motors; sein Drehmoment ist fast drehzahlunabhängig.

Durch Neuentwicklungen sind die oben angeführten Vorbehalte und Nachteile z. T. abgebaut worden: In der P 40 23 327 werden preisgünstig herstellbare Wärmeübertrager für regenerative Arbeits- und Wärmemaschinen beschrieben, die relativ geringe Temperatur- und Druckdifferenzen aufweisen. In der Offenlegungsschrift P 36 07 432 wird ein regenerativer Kreisprozeß vorgestellt, dem die Heizleistung bei gleitender Temperatur zugeführt werden kann. Schließlich zeigen die erteilten bzw. angemeldeten Schutzrechte von F. X. Eder (P 33 14 705, O 1 78 348 sowie GB 2 183 300, US 4 751 819) einen völlig neuen Weg auf, die grundsätzlichen und praktisch-wirtschaftlichen Nachteile des Stirling-Motors zu vermeiden. Die Problemlösung stellt die thermo-hydraulische Arbeitsmaschine dar, bei der in einem Druckgas-Zylinder mit parallel geschaltetem Heizer, Regenerator und Kühler durch den Verdrängerkolben das Arbeitsgas periodisch umgepumpt wird und die dadurch erzeugten Druckschwankungen nicht von dem um 90° phasennacheilenden Arbeitskolben in Wellenleistung umgewandelt wird. Der periodisch sich ändernde Gasdruck wirkt vielmehr auf die Gasseite eines frei beweglichen Doppelkolbens, dessen Pumpkolben über Saug- und Druckventil aus dem Vorratsbehälter Öl ansaugt und in einen Hydrospeicher pumpt. Diesem Druckspeicher wird beim Speicherdruck p_f (Pa) der Förderstrom V_f (m³/s) entnommen und in die Wellenleistung

P_f = p_{f *} V_f (W) (1)

mit Hilfe eines Hydromotors umgewandelt.

In der Patentanmeldung P 41 24 729 werden Vorrichtungen beschrieben, um den im Hydrospeicher sich einstellenden hohen Öldruck für den periodischen Antrieb des Verdrängerkolbens zu nutzen. Der dabei angewandte Hydrozylinder übernimmt sowohl Linearführung und -antrieb des Verdrängerkolbens.

Erfindungsgegenstand der Anmeldung P 42 19 583 sind kostengünstig herzustellende Vorrichtungen geringen Totvolumens für die effektive Wärmeübertragung bei hoher Temperatur in einer regenerativen Kraft- oder Wärmemaschine, deren Arbeitsmedium einen geschlossenen Kreisprozeß nach Art des Stirling-Motors oder der thermo-hydraulischen Arbeitsmaschine ausführt.

In der US-Patentschrift 4 455 825 wird eine verbesserte Heißgasmaschine für einen Ericsson-Kreisprozeß beschrieben, bei dem die Hubbewegung beider Kolben durch die speziellen Nockenkonturen derartig gesteuert wird, daß fast die gesamte Gasmenge während der Expansionsphase im Heißteil des Arbeitszylinders und im Kompressionstakt in dessen Kaltteil eingeschlossen ist. Bei dieser Vorrichtung werden die isochoren Zustandsänderungen des Stirling-Prozesses durch isobare ersetzt und läßt sich ein optimaler thermodynamischer Wirkungsgrad erzielen.

Durch die vorliegenden Erfindungsideen werden neuartige technische und funktionelle Verbesserungen im grundsätzlichen Konzept der thermo-hydraulischen Arbeitsmaschine angegeben, durch welche der ihr zugrundeliegende thermo-dynamische Kreisprozeß optimal realisiert wird. In Bild 1a werden anhand des T,s-Diagramms seine spezifischen Merkmale erläutert. Im Gegensatz zu dem in Bild 1b dargestellten Stirling-Prozeß, der zwischen den Temperaturniveaus T₀ und T₂ verläuft und aus den isochoren Zustandsänderungen 2-3 bzw. 4-1 sowie den Isothermen 1-2 und 3-4 besteht, werden beim thermo-hydraulischen Prozeß (E-Prozeß) nach Bild 1a die Isothermen durch die entsprechenden isobaren Zustandsänderungen (1-2, 3-4) ersetzt. Der E-Prozeß wird durch die bei gleitender Temperatur zwischen 3-4 zugeführte Heizwärme Q₃₄ betrieben und führt seine Kühlwärme Q₁₂ ebenfalls bei gleitender Temperatur zwischen 1 und 2 ab. Trägt man in Bild 1a die Hilfsisothermen 1-2′ bzw. 3-4′ ein, so stellt der Teilprozeß 1-2′-3-4′ den Stirling-Prozeß mit dem Carnot-Wirkungsgrad

E_C = (T2′-T0′)/T2′ (2)

dar und entsprechen die schraffierten, inhaltsgleichen Flächen der im Regenerator R gespeicherten Wärmemenge

Q_R = M _* c_{v *} (T2′-T0′). (3)

Der E-Prozeß 1-2-3-4 entsteht aus diesem Stirling-Prozeß durch Hinzufügen des Dreieckprozesses 3-4-4′, dem isobar längs 3-4 die Wärmemenge

Q₃₄ = M _* c_{p *} (T₂-T₂′) (4)

zugeführt, bzw. längs 1-2 die Kältemenge isobar

Q₁₂ = M _* c_{p *} (T₀′-T₀) (5)

entzogen wird. In den obigen Beziehungen bedeuten M die während des halben Arbeitszyklus verdrängte Gasmenge sowie c_v bzw. c_p die spezifische Wärmekapazität des Arbeitsgases bei konstantem Volumen bzw. Druck; diese gelten nur für Wärmeübertrager und -speicher mit verschwindendem Eigenvolumen.

Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung bildet die Feststellung, daß nur durch Auskopplung der mechanischen Arbeit aus einem regenerativen Kreisprozeß mit Hilfe des thermo-hydraulischen Konverters und durch Wärmeübertrager, die verlustarm Wärmemengen zu- oder abführen und dabei gleichzeitig speichern können, die thermodynamischen Vorteile des E-Prozesses realisiert werden können. Dies bedeutet, daß z. B. die Heizleistung bei gleitender Temperatur zugeführt und dabei die Enthalpie der vom Brenner erhitzten Rauchgase innerhalb eines relativ großen Temperaturgefälles auf das Arbeitsgas übertragen werden kann.

Der E-Prozeß ist thermodynamisch nur dann zu realisieren, wenn mechanische Energie aus dem geschlossenen System durch isobare Expansion eines Gasvolumens nach außen abgeführt wird. Dies ist z. B. einfach und effektiv mit Hilfe eines hydraulischen Konverters möglich, dessen hydraulischer Pumpkolben Öl gegen den konstanten Gegendruck eines Hydrospeichers fördert. Aber auch der hydraulische oder mechanische Antrieb eines Arbeit leistenden Schwungrades, dessen Drehimpuls zyklisch durch Übertragung eines konstanten Drehmoments aufrecht erhalten wird, erfüllt die Voraussetzungen des E-Prozesses. Die aufgeführten Verfahren lassen sich durch ein T,s-Diagramm nach Bild 1 darstellen und liefern eine Drehmomenten-Kennlinie sowie ein Regelverhalten bei Leistungsänderungen, die den adäquaten Charakteristiken des Stirling-Motors weit überlegen sind.

In Bild 2 ist vereinfacht ein Ausführungsbeispiel der mit den oben beschriebenen Erfindungsmerkmalen ausgestatteten thermo-hydraulischen Arbeitsmaschine dargestellt. Diese besteht aus den drei Komponenten Hochtemperatur-Zylinder (A), regenerativer Heizwärmeübertrager, Kühler sowie Brenner (B) und hydraulischer Konverter mit Druckspeicher (C). Der Hochtemperatur-Zylinder 1 mit dem hohlen Verdrängerkolben 2 aus warmfestem CrNi-Stahl, der mit geringem Gasspalt an der Kolbenstange durch den Hydrozylinder 14 geführt und zwischen oberen (OT) und unteren Totpunkt (UT) periodisch auf- und abbewegt wird, ist zwischen Zylinderkopf 3 und Boden 4 mit dem regenerativen Heizwärmeübertrager und Kühler 5 verbunden, dem am oberen Abschluß die Heizleistung durch den Brenner (27) zugeführt wird. Zylinder und parallel geschaltete Heizwärme-Übertragergruppe sind mit einem inerten Arbeitsgas, wie Helium oder trockenem Stickstoff von 3 bis 12 MPa Druck gefüllt, das vom Verdrängerkolben, der an seinem unteren (kalten) Ende durch einen Kolbenring gegen die Laufbuchse abgedichtet ist, mit wechselnder Strömungsrichtung durch die Übertragergruppe geschoben wird. Da sich in der OT-Stellung von 2 die Hauptmenge des Arbeitsgases im unteren (kalten) Teilvolumen des Zylinders befindet, erreicht dessen Druck seinen Minimalwert, während im UT der Systemdruck seinen Höchstwert annimmt. Da die beiden kommunizierenden Systeme A und B ihre Zustandsänderungen zunächst bei konstanter Füllmenge ausführen, erzeugt der oszillierende Verdrängerkolben periodische Druckschwankungen des Füllgases: die Vorrichtung stellt einen thermischen Verdichter dar.

Die Wärmeübertrager- und Regeneratorgruppe besteht aus dem Druckmantel 5 aus warmfestem CrNi-Stahl und enthält abwechselnd kreisförmige mit axialen Bohrungen 13 versehene Lochplatten 7 z. B. aus Kupfer oder Nickel, die am Umfang mit der Innenwand von 5 vakuumverlötet sind, sowie niedrige Stapel 6 aus dünndrähtigen V2A-Netzen. Die Außenwand von 5 ist dicht mit metallischen Rippen oder Bolzen 13 versehen und von einem gasdichten Außenmantel 9 umgeben, dem von oben der Rauchgasstrom des Brenners 27 zugeführt wird.

Der Regenerator 10, der im Gegensatz zum Stirling-Prozeß lediglich die Prozeßwärme zwischen den Temperaturen T₀′ und T₂′ zu speichern hat (s. Bild 1), bildet die Fortsetzung des Heizteils. Er besteht wie auch die Regeneratorelemente 6 aus einem Stapel kreisförmiger, dünndrähtiger Drahtnetze z. B. aus CrNi-Stahl, dessen Höhe mit der obigen Temperaturdifferenz zunimmt.

Der Kühlerteil von B ist erfindungsgemäß analog zum Heizwärmeübertrager aufgebaut; er besteht aus eingelöteten gelochten Kupferscheiben und dazwischen geschichteten niedrigen Stapeln aus Regeneratornetzen. Der Außenmantel des Kühlers ist mit aufgelöteten Kupferrippen versehen und vom Wassermantel 11 umgeben, dem das Kühlwasser von unten zugeführt wird, um im Temperaturbereich (T₀′-T₀) die Kühlwärmeleistung abzuführen.

Beim Ausführungsbeispiel des Bildes 2 ist der hydraulische Konverter C direkt am Maschinengehäuse 15 angeflanscht und besteht aus dem Gaszylinder 16 und dem koaxial montierten hydraulischen Zylinder 17. In den Zylindern 17 und 16 kann sich ein Doppelkolben frei und axial verschieben, der aus dem Gaskolben 18 und dem durch die Zugstange 20 verbundenen Ölkolben 19 besteht. Am Kopfflansch von 16 ist die geschliffene Zugstange 20 sorgfältig abgedichtet, um den Durchtritt von Arbeitsgas zwischen Gas- und Hydraulikvolumen zu unterbinden. Im Maschinengehäuse 15 wird mit Hilfe des Rückschlagventils 23 der Minimaldruck des Arbeitsgases eingestellt, dessen Druck in Phase mit der Bewegung des Verdrängerkolbens 2 periodisch schwankt; dieser lastet konstant auf der Vorderfläche des Gaskolbens 18. Auf dessen hintere Fläche wirkt der veränderliche Systemdruck, der über die Rohrleitung 26 dem hinteren Kammervolumen von 16 zugeführt wird.

Der hydraulische Zylinder 17 ist durch das Saugventil 21 mit dem Ölreservoir und über das Druckventil 22 mit dem Hydrospeicher 24 verbunden, in dem der Öldruck p_f herrscht (vgl. Gl. 1). Der Freikolben (18-19) wird sich nach links bewegen, wenn die an der Fläche A_g des Gaskolbens angreifende Kraft das Produkt aus Speicherdruck p_f und Fläche A_f des Pumpkolbens 19 übertrifft, d. h. die Beziehung

(p_g-p₀) _* A_g < p_{f *} A_f (6)

periodisch in jedem Arbeitstakt erfüllt wird. Während eines Pumphubes mit der Amplitude y₃ fördert der Ölkolben 19 das Teilvolumen

v_f = y₃ _* A_f, (7)

und bei der Arbeitsfrequenz n_d des Verdrängerkolbens den in Gl. 1 angegebenen Volumenstrom

V_f = n_{d *} v_f (m³/s), (8)

der in den Hydrospeicher 24 gepumpt wird und über das Regelventil 25 dem Verbraucher, z. B. einem Hydromotor zugeleitet werden kann. Der sich periodisch wiederholende Vorgang - Ansaugen während der Kolbenbewegung nach rechts und das folgende Pumpen gegen den konstanten Speicherdruck - realisiert die bei konstantem Systemdruck die in Bild 1a dargestellten Zustandsänderungen 1-2 bzw. 3-4 des E-Prozesses, bei denen Wärmezu- und -abfuhr bei gleitender Temperatur stattfinden.

In den Bildern 3a bis 3c sind technische Ausführungsformen der in den Ansprüchen 3 bis 6 beschriebenen scheibenförmigen Wärmeübertragungselemente 7, 12 im einzelnen dargestellt. Bild 3a gibt einen dieser Einsätze aus gut wärmeleitendem Metall, wie Nickel (für hohe Temperatur) oder Kupfer (für Temperaturen bis 400°C) wieder, die abwechselnd mit den Regeneratorstapeln aus dünndrähtigem V2A-Netz an der Innenwand des Druckrohrs 5 wärmeleitend, z. B. durch Hochvakuumlötung befestigt sind. Die Scheiben 5 sind mit regelmäßig angeordneten Bohrungen 13 vom gleichen Durchmesser für den Gasdurchlaß versehen.

Die Ausführungsform nach Bild 3b besteht aus relativ schmalen Metallstreifen 28, 29 von geringer Stärke, welche einzeln durch Schrägwalzen oder -prägen mit regelmäßig angeordneten Wellen versehen sind und mit abwechselnder Schräglage der Wellen aufeinandergelegt zu einem Blechwinkel gerollt und miteinander an den Berührungslinien verlötet sind. Die Blechstreifen sind aus Nickel oder Kupfer hergestellt und beidseitig mit Nickellot dünn plattiert. Die fertigen Wickel werden im Druckrohr 5 aufeinander gestapelt und am Außenrand 30 im Vakuum eingelötet.

In der dritten Version der Wärmeübertrager-Elemente 7, 12 nach Bild 3c werden ebenfalls dünne Blechstreifen 32, die aus Nickel, Kupfer oder aus einem anderen gut wärmeleitendem Material bestehen, beidseitig mit Nickellot dünn plattiert und eng gewellt sind, mit ungewellten gleichartigen Streifen 40 zu einem Stapel gepreßt und vakuumverlötet. Durch Funkenerodieren werden aus den fertigen Rechteckstapeln kreisförmige Einsätze 31 mit passendem Durchmesser herausgeschnitten und in das Druckrohr 5 bzw. in die Druckrohre 34 nacheinander eingeschoben und im Hochvakuum gemeinsam verlötet.

Während die Lochplatten nach Bild 3a lediglich die Aufgabe erfüllen, die über die Rohrwand des Drückbehälters 5 von außen zugeführte Wärmeleistung auf das in seinem Innern strömende Arbeitsgas mit geringem Temperaturabfall zu übertragen, und die dazwischen angeordneten Regeneratorstapel 6, 8 die durch das Gas auf sie übertragene Wärmemenge während eines Arbeitszyklus speichern und wieder abgeben, können beide Aufgaben von den Einsätzen nach den Bildern 3b und 3c erfüllt werden. Um dies effektiv auszuführen, sollten Blechstärken von 0,1 bis 0,2 mm mit scharfer enger Wellung angewandt werden und sowohl das Flächen/Volumen-Verhältnis der Einsätze als auch die gesamte Speichermasse bezogen auf pro Zyklus durchgesetzte Gasmenge ausreichend groß sein.

Die in den Bildern 2 und 4a getrennt dargestellten Einsätze zur Übertragung 7, 12 und Speicherung 6, 8 der Enthalpie des Arbeitsgases lassen sich erfindungsgemäß durch sorgfältig dimensionierte Blecheinsätze nach Bild 3c wirkungsvoll ersetzen.

Da die auf das Arbeitsgas übertragbare Heizleistung wegen des endlichen Wärmeleitvermögens der einzelnen Lochplatten oder Blechwickel von Durchmesser und Mantelfläche der Druckrohre 5 begrenzt ist, wird in Anspruch 8 näher ausgeführt, daß - wie in Bild 4 gezeigt ist - der Arbeitszylinder 1 mit mehreren Druckbehältern 34 ausgerüstet, welche parallel geschaltet und gemeinsam vom Rauchgasstrom des Brenners 27 beheizt werden. Der innere Aufbau jedes dieser Druckrohre mit seinen Wärmeübertragungs- und Speicherelementen muß aus Gründen der gleichverteilten Durchströmung des Arbeitsgases der gleiche sein.

Mehrere dieser parallel geschalteten Druckrohre lassen sich nach Bild 4b zu einem "Satelliten" zusammenfassen, dessen Einzelrohre 34 symmetrisch innerhalb der Blechmäntel 37 für die Beheizung und 38 für das Kühlmedium angeordnet sind. Diese werden durch die Lochbleche aus Nickel oder Kupfer 39 gegeneinander abgestützt; die Sammelleitungen 35 und 36 sind an Kopf bzw. Boden des Zylinders 1 angeschlossen.

Die Erfindung umfaßt entsprechend dem Grundprinzip des in Bild 1 dargestellten T,s-Diagramms auch andere als die in Bild 2 dargestellte technischen Möglichkeiten. Dies betrifft vor allem den Einbau des thermo-hydraulischen Konverters, der aus Gaszylinder 16, Hydrozylinder 17, Gaskolben 18 und dem durch die Zugstange 20 damit verbundenen Ölkolben 19 besteht, bezüglich des Verdrängerkolbens 2. Insbesondere kann die in Bild 2 gezeigte Gamma-Anordnung durch das Konzept ersetzt werden, in dem anstelle des Zylinderbodens der verschiebbare Gaskolben 18 des Konverters das kalte Arbeitsvolumen V₀ unterhalb des Verdrängerkolbens 2 begrenzt und der Gasraum 16 auf der Rückseite des Gaskolbens durch ein Rückschlagventil auf maximalem Systemdruck gehalten wird. Bei dieser als Beta-Maschine bezeichneten Konzept bewegen sich Verdränger- und Gaskolben koaxial in einer gemeinsamen Laufbuchse.

Die grundlegenden Merkmale der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen neuartigen regenerativen, geschlossenen Kreisprozeß mit einem Arbeitsgas unter hohem Druck, dem über spezielle Wärmeübertragungs- und -speicherelemente die Prozeßwärme bei gleitender Temperatur zugeführt werden kann. Gleiches gilt für die Abfuhr der Kühlleistung in einem größeren Temperaturintervall. Die für den in Bild 1 dargestellten Kreisprozeß notwendigen isobaren Zustandsänderungen realisiert die Erfindung mittels eines Gleichdruck-Pumpprozesses, durch den Hydrauliköl bei niedrigem Druck angesaugt und mit konstantem, hohem Druck in einen Druckspeicher gefördert wird. Die nicht mechanisch sondern hydraulisch abgegebene Maschinenleistung ergibt sich aus dem Produkt aus Fördermenge und Förderdruck.

Die in den Unteransprüchen im einzelnen aufgeführten Verfahren zur Gestaltung und technischen Ausführung der regenerativen Wärmeübertrager sind für die Realisierung des neuartigen Kreisprozesses unabdingbar. Die praktische Ausführung der Maschine zeichnet sich durch eine effektive und schadstoffarme Ausnutzung der zugeführten Heizleistung, durch konstruktive Einfachheit, Laufruhe und einen hohen thermodynamischen Wirkungsgrad von über 40% bei Heiztemperaturen von 600°C aus.

Claims (9)

1. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine aus einem Arbeitszylinder (1) mit parallel zu seinen Kopf- und Bodenvolumina (3, 4) geschalteten Vorrichtungen zur Übertragung und Speicherung von Wärme, die von einem gas- oder dampfförmigen Arbeitsmedium von höherem Druck gefüllt sind, und einem zwischen oberem und unterem Totpunkt z. B. von einem Hydrozylinder (14) bewegten Verdrängerkolben (2) bestehend, wobei durch Zufuhr von Heizwärme bei hoher Temperatur, Wärmeentzug bei tiefer Temperatur und regenerative Wärmespeicherung im Zwischenbereich ein thermodynamischer Kreisprozeß mit zwei isochoren Zustandsänderungen abläuft und starke periodische Druckschwankungen erzeugt werden, welche durch einen zweiten (Arbeits-)Kolben oder einen anderen Wandler in hydraulische oder auch mechanische Energie umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die angeführten Wärmeübertrager und -speicher als Lochplatten (7, 12) aus gut wärmeleitendem Metall im oberen (heißen) und unteren (kalten) Abschnitt des zylinderischen Druckbehälters (5) ausgebildet und an ihrem Rand im Vakuum eingelötet sind, und dazwischen der thermische Regenerator (10) als Stapel aus feindrähtigem Metallnetz angeordnet ist; daß außerdem mit dem unteren Zylinderraum (4) das Kurbelgehäuse (15) über ein Rückschlagventil (23) und ein zweites zylindrisches Arbeitsvolumen (16) mit verschiebbarem Gaskolben (18) über die Leitung (26) direkt verbunden sind und der Differenzdruck zwischen (16) und (15) auf den Kolben (18) einwirkt, der über die gasdicht geführte Kolbenstange (20) den hydraulischen Kolben (19) im Pumpgehäuse (17) periodisch antreibt, wodurch über die Rückschlagventile (21, 22) aus dem Vorratsbehälter eine bestimmte Menge Hydrauliköl mit jedem Arbeitszyklus angesaugt und in den Öldruckbehälter (24) gegen den in diesem herrschenden Vordruck gefördert wird.

2. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des Druckrohres (5) mit seinen Einbauten (7, 12) zur Wärmeübertragung und (6, 8, 10) zur Wärmespeicherung mit angeschweißten metallischen Rippen, Bolzen oder anderen Schikanen versehen und in seinem oberen, heißen Abschnitt vom Heizmantel (9) für die Zu- und Abfuhr des Rauchgasstroms eines Heizbrenners (27) und in seinem unteren, gekühlten Abschnitt von einem Kühlmantel (11) umgeben ist.

3. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Wärmeübertragungselemente (7, 12) aus metallischen Werkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Nickel oder Kupfer, bestehen und durch Lochen, Stanzen, Erodieren oder Ätzen mit regelmäßig angeordneten Bohrungen (13) gleichen Durchmessers versehen sind.

4. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckbehälter (5) abwechselnd Wärmeübertragungselemente (7, 12) eingelötet und dazwischen niedrige Stapel (6, 8) von kreisförmigen Regeneratornetzen lose eingelegt werden.

5. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Innenwand des Druckbehälters (5) an ihrem Rand verlöteten, scheibenförmigen Wärmeübertragungs- und -speicherelemente (7, 12) aus einseitig lotplattierten dünnen Blechstreifen (28) bestehen, die durch Prägen, Ätzen oder andere Verfahren mit Quernuten oder -wellen (29) versehen, zu einem kreisförmigen Wickel (30) gerollt und miteinander vakuumverlötet sind.

6. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungs- und Speicherelemente für den oberen und unteren Abschnitt des Druckrohres (5) und auch der thermische Regenerator (10) in Form von identischen Einsätzen (31) aus sehr dünnen plattierten schmalen Blechstreifen (32) - z. B. aus Nickel für den Heiz- und Regeneratorbereich und Kupfer für den Kühler - hergestellt werden, die durch Prägen, Rollen oder Ätzen mit sehr engen und quer verlaufenden Wellen oder Kanälen versehen und miteinander in Form von rechteckigen Gitterplatten (33) vakuumverlötet sind, aus denen durch Funkenerodieren die zylindrischen regenerativen Wärmeübertrager-Einsätze hergestellt werden.

7. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Wärmeübertragungs- und Speicherelemente (6, 7, 8, 10, 12) durch Sinterkörper aus warmfesten Metallkügelchen von hoher Wärmeleitfähigkeit realisiert werden, die mit ihren exakt abgedrehten Rändern in das Druckrohr (5) im Vakuum eingelötet werden.

8. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zylinderkopf (3) -boden (4) des Arbeitszylinders (1) in Parallelschaltung mehrere identische Druckbehälter (34) mit den in den Ansprüchen 2 bis 6 gekennzeichneten Wärmeübertrager- und Speicherelementen (7) und (6) angeordnet und über die gemeinsamen Verbindungsleitungen (35, 36) mit dem heißen und kalten Arbeitsvolumen (3, 4) des Zylinders (1) verbunden sind; sie werden von einem gemeinsamen Außenmantel (37) für die Rauchgasführung bzw. von einem gemeinsamen Kühlmantel (38) umgeben und sind miteinander durch Lochbleche aus Kupfer (39) wärmeleitend verbunden.

9. Außenbeheizte thermo-hydraulische Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den gemeinsamen Arbeitszylinder (1) mehrere aus einer Anzahl gleichartiger Druckbehälter bestehenden "Satelliten" entsprechend Fig. 4b symmetrisch angeschlossen sind, die von separaten Brennkammern (27) mit gleicher Heizleistung und Rauchgastemperatur beschickt werden und deren Abwärmeentsorgung und Kühlleistungsbedarf gemeinsam gedeckt wird.