DE60318939T2

DE60318939T2 - Motor mit äusserer verbrennung

Info

Publication number: DE60318939T2
Application number: DE60318939T
Authority: DE
Inventors: Rein Tigane
Original assignee: Tigan Holding Oy
Current assignee: Tigan Holding Oy
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2023-04-12
Also published as: DE60318939D1; US7134270B2; US20050198962A1; FI20020743A; EP1495223A1; FI114113B; WO2003087563A1; AU2003219201A1; ATE385287T1; JP2005522628A; EP1495223B1; FI20020743A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motor mit äußerer Verbrennung, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert ist.
Ein Motor mit äußerer Verbrennung aus dem Stand der Technik ist aus der US-PS 4,336,686 bekannt, welche einen Rotationsmotor mit äußerer Verbrennung beschreibt, der einen Kompressor mit radialem Kolben, eine durchgehende Verbrennungskammer, eine radiale Expansion des Kolbens und eine Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff in die Verbrennungskammer besitzt.
Motoren aus dem Stand der Technik besitzen den Nachteil, dass sie kompliziert aufgebaut sind, dass sie schwierig zu warten oder zu bedienen sind und dass sie einen getrennten Kühler benötigen, oder dass dem Zyklus eine Kompressionsphase fehlt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Motor mit äußerer Verbrennung und freier Luftzuführung zu erhalten, der einen einfachen Aufbau besitzt und nur niedrige Wartungskosten hervorruft. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen entsprechend dem Anspruch 1 gelöst.
Der Motor mit äußerer Verbrennung gemäß der Erfindung arbeitet nach dem Prinzip, dass das Arbeitsgas (Luft) nach jeder Umdrehung ausgetauscht wird und dass nach jedem Arbeitszyklus die expandierte heiße Luft aus der Arbeitskammer durch ein Ventil in die Verbrennungskammer geführt wird, um dort als Verbrennungsluft verwendet zu werden. Die Arbeitsluft kann unter Verwendung der Abgase aus der Verbrennungskammer mittels eines Wärmetauschers vorerhitzt werden.
Die kennzeichnenden Merkmale des Motors mit äußerer Verbrennung gemäß der Erfindung sind im Detail in den unten stehenden Ansprüchen dargestellt.
Die Erfindung erzielt mehrere Vorteile: Es wird keine Kühlung benötigt, da kalte Luft aus der Umgebung des Motors gezogen wird. Der Motor ist leicht abzudichten, da er bei einem niedrigen Druck arbeitet und mögliche Leckagen während einer jeden Umdrehung kompensiert werden.
Im folgenden wird die Erfindung im Detail unter Zuhilfenahme eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher
1 ein Schema der Struktur und des Arbeitsprinzips des frei belüfteten Motors mit äußerer Verbrennung gemäß der Erfindung darstellt;
2 eine graphische Darstellung der Phasen der Kolben des Motors sind, und
3 ein Schema des Zyklus aus Druck und Volumen des Motors darstellt.
Das Arbeitsprinzip eines frei atmenden oder belüfteten Wärmemotors oder Heißluftmotors ist wie folgt: Äußere Luft wird über einen Filter 1 und ein geöffnetes Ventil 2 in ein Kurbelgehäuse 21 gezogen, wo sie vorverdichtet wird und durch Unterdruck über ein Ventil 3 in die Verdichtungskammer 6 gezogen wird, wo sie verdichtet wird (3, Phase 1).
Die verdichtete Luft wird über einen Regenerator 23 in einen Vorerhitzer 19 geführt und weiter über einen Wärmetauscher 17 in eine Arbeitskammer 18 (3, Phase 2) geleitet. Die heiße Luft führt einen Arbeitszyklus (3, Phase 3) durch, durch Stoß eines Arbeitskolbens in seine obere Position. Die expandierte heiße Luft wird mit der Bewegung des Arbeitskolbens über den Regenerator 23 entfernt, wenn das Ventil 24 offen ist.
Die heiße Luft wird, nach dem sie einen Arbeitszyklus durchgeführt hat, verwendet durch Überführung der Resthitze und des Überdruckes in den Verbrennungsvorgang. Durch ein geöffnetes Ventil 24 wird die heiße Luft über eine Druckausgleichskammer 15 und Druckkompensationsventile 16 in die Verbrennungskammer 13 und zum Brenner 14 geführt.
Abhängig von der benötigten Wärme eines Boilers 25 ist es möglich, eine direkte Abgasluftverbindung über ein Ventil 12 zu verwenden. In diesem Fall werden der Regenerator 23 und das Ventil 24 abgeschaltet und ein Ventil 4 wird direkt mit dem Vorerhitzer 19 verbunden.
Die Ventile 12 und 24 sind positiv gesteuert. Die Ventile 2, 3 und 4 sind ebenfalls in der Praxis Drehventile am Ende des Kurbelgehäuses.
Die Steuerung der Leistung und das Starten werden durchgeführt mittels eines Ventils 5 durch Reduzieren des aktiven Volumens der Verdichtungskammer 6. Wenn der Motor keine Kühlausrüstung benötigt kann der Körper 8 des Motors eine einfache Röhre sein, welche einen Verdichtungskolben 7, einen Kurbelmechanismus 22 und einen Arbeitskolben 20 in sich birgt. Die heiße Fläche der Arbeitskammer 18 wird isoliert durch eine wärmeisolierende Abdichtung 11. Angebracht an dem Körper 8 ist ein Stator 9 eines elektrischen Generators und der Rotorlüfter des Generators wird befestigt am Ende des Kurbelgehäuses 22.
Der Motor ist in erster Linie für gasförmige oder flüssige Brennstoffe gedacht, aber mit einem zusätzlichen Brenner ist es auch möglich, feste Brennstoffe zu verwenden.
Der Motor ist für die Herstellung von Elektrizität in nicht erschlossenen oder nicht dicht bebauten Gebieten gedacht und für die Herstellung von Wärme und Elektrizität in freistehenden oder einzeln stehenden Häusern. Der Motor ist auch anwendbar zur Verwendung als eine Leistungsquelle für Boote und Gartengeräte.
Der Motor kann vorzugsweise einen rohrförmigen Körper besitzen, der einen Kurbelmechanismus enthält und zwei Kolben, die sich in Phasenform in verschiedene Richtungen bewegen.
Es ist für Fachleute offensichtlich, dass unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind.

Claims

Motor mit äußerer Verbrennung, aufweisend einen Körper (8), zumindest eine Arbeitskammer (18), eine Verbrennungskammer (13), ein Kurbelgehäuse (21) und eine Verdichtungskammer (6), zumindest einen Arbeitskolben (20), einen Verdichtungskolben (7) und einen Kurbelmechanismus (22) und einen Ventilmechanismus und einen Wärmetauscher, wobei die benötigte Luft durch Ansaugen über Ventile oder Äquivalente aus der den Motor umgebenden Luft gezogen wird, und wobei die expandierte heiße Luft nach dem Arbeitszyklus aus der Arbeitskammer (18) durch ein Ventil (12) oder (24) über ein Heizelement (17) in die Verbrennungskammer (13) gerichtet wird, um dort als Verbrennungsluft verwendet zu werden; dadurch gekennzeichnet, dass die als Arbeitsgas verwendete Luft durch Ansaugen über ein Ventil (2) in das Kurbelgehäuse (21) gezogen wird, wo die Luft vorverdichtet wird und von wo aus die vorverdichtete Luft durch ein Ventil (3) in die Verdichtungskammer (6) bewegt wird.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer isochoren Phase des Verfahrens die Arbeitsluft durch das Abgas aus der Verbrennungskammer (13) mittels eines Wärmetauschers (19) vorerhitzt wird.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Leistung durch das Reduzieren des Durchschnittsdruckes durch ein Reduzieren des Verdichtungsvolumens der Verdichtungskammer (6) mittels eines Ventils (5) für die Regelung der Leistung und das Anlassen erreicht wird.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine einen im Wesentlichen rohrförmigen Körper besitzt, der einen Kurbelmechanismus und zwei Kolben enthält, die sich in Phasenform in gegeneinander gerichtete Richtungen bewegen.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die heiße Luft durch ein geöffnetes Ventil (24) über eine Druckausgleichskammer (15) und Druckkompensierungsventile (16) in die Verbrennungskammer (13) hinein und/oder zu einem Brenner (14) geführt werden kann.