DK177148B1 - Stirling Engine - Google Patents
Stirling Engine Download PDFInfo
- Publication number
- DK177148B1 DK177148B1 DKPA199800037A DK3798A DK177148B1 DK 177148 B1 DK177148 B1 DK 177148B1 DK PA199800037 A DKPA199800037 A DK PA199800037A DK 3798 A DK3798 A DK 3798A DK 177148 B1 DK177148 B1 DK 177148B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- cylinder
- piston
- housing
- cross
- pistons
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2244/00—Machines having two pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/50—Double acting piston machines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/50—Crosshead guiding pistons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
En stirlingmaskine omfatter fire dobbeltvirkende stempler (20), der hver har en stempelstang (21), der svingbart er forbundet med et stempel (20) ved den ene ende og med det ene af to åg (29 og 30) ved den anden ende ved drejeled (33, 34, 35 og 36) . Ågene er ved drejeled (31 og 32) svingbart for bundet med det ene af to radialt modsat rettede krumtapbugte (henholdsvis 25 og 26) på en enkelt krumtapaksel (24) . Sættet af drejeled (31, 33 og 34) og sættet af drejeled (32, 35 og 36) bestemmer hver især en retvinklet, ligesidet tr med modsat rettede vinkelspidser, der er bestemt af drejepunkter ne (henholdsvis 31 og 32) . Vippestænger (37 og 38) er sving bart forbundet med et åg (henholdsvis 29 og 30) ved drejeled (39 og 40), der er anbragt i hovedsagen midt på rette linjer, der forbinder henholdsvis drejeleddene (33 og 34) og dreje leddene (35 og 36).A Stirling machine comprises four double-acting pistons (20), each having a piston rod (21) pivotally connected to a piston (20) at one end and to one of two yokes (29 and 30) at the other end at swivel joints (33, 34, 35 and 36). At the pivot joints (31 and 32), the yokes are pivotally connected to one of two radially opposite crank bends (25 and 26, respectively) on a single crankshaft (24). The set of pivot joints (31, 33 and 34) and the set of pivot joints (32, 35 and 36) each define a right-angled, equilateral tr with opposite angular peaks determined by the pivot points (31 and 32, respectively). Rocker bars (37 and 38) are pivotally connected to a yoke (29 and 30, respectively) at pivot joints (39 and 40), which are arranged substantially in the middle of straight lines connecting the pivot joints (33 and 34) and the pivot joints (respectively). 35 and 36).
Description
i DK 177148 B1in DK 177148 B1
STIRLINGMASKINESTIRLING MACHINE
Den foreliggende opfindelse angår en Stirlingmaskine eller Stirlingmotor af den type, der omfatter mindst én gruppe af fire ensartet orienterede cylindre, der er anbragt i et 5 firkantet arrangement, et dobbeltvirkende stempel, der forskydeligt er anbragt inde i hver cylinder og opdeler cylinderen i henholdsvis et varmt og et koldt cylinderkammer, idet det varme kammer i hver cylinder er forbundet med det kolde kammer i den efterfølgende cylinder i en følge af cylindre 10 langs perimeteren for det firkantede arrangement, og en krumtapmekanisme, der er fælles for alle stemplerne og er forbundet med disse således, at den cykliske bevægelse for hvert stempel ned i gruppen er ca. 90° foran bevægelsen for det foregående stempel i nævnte følge af cylindre.The present invention relates to a Stirling machine or Stirling engine of the type comprising at least one group of four uniformly oriented cylinders disposed in a square arrangement, a double acting piston slidably disposed within each cylinder and dividing the cylinder into a hot and a cold cylinder chamber, the hot chamber of each cylinder being connected to the cold chamber of the subsequent cylinder as a result of cylinders 10 along the perimeter of the square arrangement, and a crank mechanism common to all the pistons and connected to these so that the cyclic movement of each piston down the group is approx. 90 ° ahead of the movement of the previous piston in said sequence of cylinders.
15 Et Stirlingmaskine af den ovennævnte type er beskrevet i US patent nr. 4.138.897. Den kendte Stirlingmaskine omfatter et par parallelle krumtapaksler, der roterer sammen, og et krydshoved til at optage tværgående kræfter eller sidekræfter, er forbundet med hver cylinder. Det er endvidere som 20 følge af de to krumtapaksler nødvendigt at tilvejebringe en transmissionsmekanisme til at overføre kraften fra hver af krumtapakslerne til en fælles kraftudgangsaksel.A Stirling machine of the above type is described in US Patent No. 4,138,897. The known Stirling machine comprises a pair of parallel crankshafts rotating together and a crosshead for receiving transverse or lateral forces connected to each cylinder. Further, as a result of the two crankshafts, it is necessary to provide a transmission mechanism to transfer the power from each of the crankshafts to a common power output shaft.
Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en Stirlingmaskine som den, der er beskrevet ovenfor, og som har en forbedret 25 krumtapmekanisme, der på en simpel og effektiv måde giver anledning til opnåelse af et af formålene med opfindelsen, nemlig at gøre det muligt for alle stemplerne at overføre deres bevægelseskraft til en enkelt krumtapaksel og at lade den cykliske bevægelse af hvert stempel i gruppen være ca.The present invention provides a Stirling machine such as that described above and which has an improved crankshaft mechanism which, in a simple and effective manner, gives rise to one of the objects of the invention, namely to enable all pistons to transfer. their movement force to a single crankshaft and to allow the cyclic movement of each piston in the group to be approx.
30 90° foran det foregående stempel i nævnte følge af stempler, samtidig med at man i hovedsagen eliminerer tværkræfter eller sidekræfter mellem stemplerne og de tilhørende cylinderflader og samtidigt eliminerer behovet for en krafttransmissionsmekanisme, der i sig selv er en komplicerende faktor og, især 35 i store maskiner, ikke særlig praktisk.30 90 in front of the previous piston in consequence of pistons, while essentially eliminating transverse or lateral forces between the pistons and the associated cylinder faces, while eliminating the need for a power transmission mechanism which is itself a complicating factor and, in particular, in big machines, not very practical.
2 DK 177148 B12 DK 177148 B1
Stirlingmaskinen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at krumtapmekanismen omfatter en enkelt krumtapaksel, der har to i længderetningen med indbyrdes afstand anbragte, radialt modsatte rettede krumtapbugte, og som er drejeligt lejret i 5 et hus, et par åg, der hver især er svingbart forbundet med en af krumtapbugtene ved et første drej eled og svingbart forbundet med et par stempelstænger for et par stempler ved et andet og et tredje drej eled, der ligger i hovedsagen i samme afstand fra det første drej eled, idet det første, det 10 andet og det tredje drej eled bestemmer en i hovedsagen retvinklet trekant, der har sin rette vinkel ved det første drej eled, ligesom de retvinklede vinkelspidser ved de første drej eled på de to åg er modsat rettede, og en på tværs forløbende vippestang, der forbinder hvert af ågene med huset, 15 idet de modstående ender af hver vippestang er svingbart forbundet med henholdsvis åget og huset. Stirlingmaskinen ifølge opfindelsen omfatter således mindst én gruppe af fire cylindre, der arbejder med en faseforskel på i hovedsagen 90°, og en simpel krumtapmekanisme, der ikke overfører nogen 20 væsentlige tværgående kræfter eller sidekræfter til stemplerne, som har en enkelt krumtapaksel, der er fælles for alle cylindrene. De ekstremt lave stempelsidekræfter, der kan opnås, tillader anvendelsen af ikke smurte stempler.The stirling machine according to the invention is characterized in that the crank mechanism comprises a single crankshaft having two longitudinally spaced radially opposite crankshaft pivotally mounted in a housing, a pair of yokes each pivotally connected to one of the crank bays at a first pivot joint and pivotally connected to a pair of piston rods for a pair of pistons at a second and a third pivot joint, located substantially at the same distance from the first pivot joint, the first, the second and the the third swivel determines a generally right-angled triangle having its right angle at the first swivel, just as the right-angled angles at the first swivel of the two yokes are opposite, and a transversely extending tilt rod connecting each of the yokes with the housing, the opposite ends of each rocker rod being pivotally connected to the yoke and the housing, respectively. Thus, the stirling machine of the invention comprises at least one group of four cylinders operating at a phase difference of substantially 90 °, and a simple crank mechanism which does not transmit any significant transverse or lateral forces to the pistons having a single crankshaft common to them. for all the cylinders. The extremely low stamping side forces obtainable allow the use of unlubricated pistons.
For at minimere den tværgående bevægelse af stempelstængerne 25 er vippestængerne fortrinsvis forbundet med åget i hovedsagen ved midtpunktet af trekantens hypotenuse.In order to minimize the transverse movement of the piston rods 25, the rocker rods are preferably connected to the yoke substantially at the midpoint of the hypotenuse of the triangle.
Stirlingmaskinen ifølge opfindelsen kan omfatte fire, otte, tolv eller et hvilket som helst andet multiplum af fire cylindre, der er anbragt på to parallelle, med indbyrdes 30 tværgående afstand anbragte rækker, så at der dannes ét eller flere firkantede arrangementer af cylindre. Et forbrændingskammer, der er fælles for en gruppe af fire cylindre, kan så anbringes inde i, ovenover, nedenunder eller i nærheden af hvert firkantede arrangement af cylindre, og hvert forbræn-35 dingskammer kan have vægge, inde i hvilke der afgrænses lukkede gasrum, idet det varme cylinderkammer for hver cylin- 3 DK 177148 B1 der i gruppen står i forbindelse med det ene endeområde .af mindst ét af disse gasrum, der ved det modstående endeområde står i forbindelse med det kolde cylinderkammer, i den efterfølgende cylinder gennem i det mindste én varmeregenerator og 5 mindst ét koldt rum. Forbrændingskammeret kan fx være anbragt inde i, ovenover, nedenunder eller i nærheden af det firkantede arrangement af cylindre, hvorved varme fra forbrændings-kammeret effektivt kan overføres til de varme kamre i cylindrene .The stirling machine according to the invention may comprise four, eight, twelve or any other multiple of four cylinders arranged on two parallel spaced transverse rows to form one or more square arrangements of cylinders. A combustion chamber common to a group of four cylinders may then be placed inside, above, below, or near each square arrangement of cylinders, and each combustion chamber may have walls within which enclosed gas spaces are defined. the hot cylinder chamber for each cylinder communicating in the group with one end region of at least one of these gas spaces communicating at the opposite end region with the cold cylinder chamber in the subsequent cylinder through the at least one heat generator and 5 at least one cold room. For example, the combustion chamber may be located inside, above, below, or near the square arrangement of cylinders, whereby heat from the combustion chamber can be effectively transferred to the hot chambers of the cylinders.
10 Gasrummene, der står i forbindelse med de varme og kolde cylinderkamre, kan have en hvilken som helst egnet form og kan fx være afgrænset inde i hule plader. Ved den foretrukne udførelsesform er hvert af gasrummene imidlertid i det mindste delvis afgrænset inde i et flertal af opretstående rør.The gas compartments associated with the hot and cold cylinder chambers may be of any suitable shape and may, for example, be confined within hollow plates. However, in the preferred embodiment, each of the gas compartments is at least partially delimited within a plurality of upright tubes.
15 Disse rør kan stå i direkte forbindelse med kamrene i de tilhørende cylindre. De opretstående rør står imidlertid fortrinsvis indirekte i forbindelse med cylinderkamrene.These tubes can be in direct communication with the chambers of the associated cylinders. However, the upright tubes are preferably connected indirectly to the cylinder chambers.
Således kan endeområderne af dette flertal af opretstående rør være indbyrdes forbundet ved hjælp af samlerør, der står 20 i forbindelse med cylindrenes varme og kolde kamre.Thus, the end regions of this plurality of upright tubes may be interconnected by means of collector tubes 20 connected to the hot and cold chambers of the cylinders.
Stirlingmaskinens cylindre kunne i virkeligheden være anbragt langs et par ikke-parallelle rette eller krumme linjer. I et sådant tilfælde ville de åg, der hører til tilgrænsende par af modstående cylindre, være forskellige. Ved den foretrukne 25 udførelsesform er det firkantede arrangement imidlertid et rektangulært arrangement, så at cylindrene er anbragt langs et par indbyrdes parallelle linjer, og ågene er identisk udformede.The cylinders of the Stirling machine could in fact be arranged along a pair of non-parallel straight or curved lines. In such a case, the yokes belonging to adjacent pairs of opposing cylinders would be different. However, in the preferred embodiment, the square arrangement is a rectangular arrangement such that the cylinders are arranged along a pair of mutually parallel lines and the yokes are identically formed.
Akserne for cylindrene i hver gruppe af cylindre kan strække 30 sig i forskellige retninger. Ved den foretrukne udførelsesform er akserne for alle cylindrene i hver gruppe af cylindre imidlertid i hovedsagen parallelle. Akserne for cylindrene er fortrinsvis i hovedsagen lodrette.The axes of the cylinders in each group of cylinders may extend in different directions. However, in the preferred embodiment, the axes of all the cylinders in each group of cylinders are substantially parallel. The axes of the cylinders are preferably substantially vertical.
4 DK 177148 B14 DK 177148 B1
For yderligere at formindske de tværgående kræfter eller sidekræfterne på stemplerne kan forbindelsen mellem stempel-stængerne og det andet og tredje drej eled på ågene omfatte et krydshoved for hvert stempel anbragt i en cylinder, der er 5 koaksial med stempelcylinderen og stift forbundet med stempelstangen i afstand fra stemplet, idet krydshovederne er svingbart forbundet med ågene ved det andet og tredje dreje-led ved hjælp af krydshovedstænger, som er svingbart forbundet med krydshovederne. Bevægelserne for det andet og 10 tredje drej eled i tværgående retning i forhold til akserne for stempelcylinderen giver da ikke anledning til tværgående kræfter på stempelstængerne, idet disse bevægelser optages af krydshovedstængerne, hvis svingningsforbindelse til 'krydshovederne og ågene ligger i afstand fra stempelcylindernes 15 varme kamre og derfor ikke udsættes for skadelig varmeind-flydelse.To further reduce the transverse or lateral forces on the pistons, the connection between the piston rods and the second and third pivots of the yokes may comprise a crosshead for each piston located in a cylinder coaxial with the piston cylinder and rigidly connected to the piston rod. from the piston, the cross heads being pivotally connected to the yokes at the second and third pivot joints by means of cross head rods which are pivotally connected to the cross heads. The motions of the second and the 10th rotary joints in transverse direction with respect to the axes of the piston cylinder then do not give rise to transverse forces on the piston rods, since these motions are taken up by the cross head rods whose pivotal connection to the cross heads and the yokes is away from the hot chambers of the piston cylinders and therefore not exposed to harmful heat influence.
Krydshovedcylindrene, der svarer til åget, der har sit andet og tredje drej eled anbragt nærmere ved stemplerne end det første drej eled, er fortrinsvis anbragt længere væk fra 20 stemplerne end det andet og tredje drejeled, medens krydsho-vedcylindre, der svarer til det åg, der har sit andet og tredje drej eled anbragt længere væk fra stemplet end det første drejeled, er anbragt nærmere ved stemplerne end det første og andet drejeled.The crosshead cylinders corresponding to the yoke having its second and third turns are located closer to the pistons than the first turn, are preferably disposed further away from the pistons than the second and third turns, while crosshead cylinders corresponding to the yoke which has its second and third pivot joints located further away from the piston than the first pivot joint, is located closer to the pistons than the first and second pivot joints.
25 I Stirlingmaskiner af den omhandlede type siver arbejdsmediet i kamrene i stempelcylinderen forbi tætningsorganerne mellem stempelstangen og åbningen mellem cylinderen og krumtapmekanismens hus ind i dette hus, hvilket giver anledning til spild af arbejdsmedium, hvis dette kan undslippe til det 30 omgivende miljø, hvorfor tætningsorganerne må være så effektive som muligt. Det er derfor en fordel, at huset er hermetisk lukket. Trykket i huset vil bygge sig op til i hovedsagen middelarbejdstrykket i stempelcylinderkamrene som følge af denne lækage, og stempelstangens tætningsorganer kan 35 derfor være meget simplere, da de vil være udsat for en lavere trykforskel og dynamiske trykvariationer. Huset kan 5 DK 177148 B1 lukkes hermetisk på en meget simplere måde, når krumtapmekanismen kun omfatter en enkelt krumtapaksel, end når der anvendes to krumtapaksler med forbindelsesorganer. Middel-trykket i huset kan reduceres til minimumstrykket i de kolde 5 cylinderkamre ved indføring af mindst én kontraventil mellem de kolde cylinderkamre og huset.25 In Stirling machines of the type in question, the working medium in the chambers of the piston cylinder seeps past the sealing means between the piston rod and the opening between the cylinder and the crankcase housing into this housing, which gives rise to waste of working medium if this can escape to the surrounding environment, which is why the sealing means must be as effective as possible. It is therefore an advantage that the house is hermetically sealed. The pressure in the housing will build up to substantially the mean working pressure in the piston cylinder chambers as a result of this leakage, and the sealing means of the piston rod may therefore be much simpler as they will be subject to a lower pressure difference and dynamic pressure variations. The housing can be closed hermetically in a much simpler way when the crank mechanism comprises only a single crankshaft than when two crankshafts with connecting members are used. The mean pressure in the housing can be reduced to the minimum pressure in the cold 5 cylinder chambers by introducing at least one check valve between the cold cylinder chambers and the housing.
Arbejdsgaslækagen, der i det hermetisk lukkede hus opbygger et højt tryk, vil imidlertid især i store maskiner medføre en dyr konstruktiv udformning af huset. Derfor udgør fortrinsvis 10 mindst ét af krydshovederne og dets tilsvarende cylindre end kompressorcylinder til komprimering af den arbejdsgas for Stirlingmaskinen, der ved lækage siver ind i huset, "idet krydshovedet er forsynet med stempelringe, og krydshoved-cylinderen har en tværgående lukkeplade, der sammen med 15 krydshovedet i cylinderen afgrænser et kompressionskammer, der står i forbindelse med det indre af huset gennem en indløbsventil og gennem en udløbsventil står i forbindelse med en udblæsningsledning, som er i forbindelse med husets omgivelser.However, the working gas leakage, which creates a high pressure in the hermetically sealed housing, will, especially in large machines, result in an expensive constructive design of the housing. Therefore, preferably, at least 10 of the crossheads and its corresponding cylinders comprise the compressor cylinder for compressing the working gas of the Stirling machine which leaks into the housing upon leakage, "the crosshead being provided with piston rings and the crosshead cylinder having a transverse closure plate which together with The junction head of the cylinder defines a compression chamber which communicates with the interior of the housing through an inlet valve and through an outlet valve communicates with a blowout conduit which is in communication with the surroundings of the housing.
20 Krydshovedernes funktion kan erstattes af fedtsmurte lineære nålelejer eller kuglelejer, der reducerer de tværgående kræfter eller sidekræfterne på samme måde som krydshovederne.20 The function of the crossheads can be replaced by grease-lined linear needle bearings or ball bearings that reduce the transverse forces or lateral forces in the same way as the crossheads.
Én af stempelstængerne, der føres i et sådant lineært styreleje, kan være forbundet med et lille kompressorstempel, der 25 samarbejder med en separat kompressorcylinder for opnåelse af den samme funktion som det krydshoved og den krydshovedcylinder, der danner kompressoren.One of the piston rods inserted in such a linear guide bearing may be connected to a small compressor piston which cooperates with a separate compressor cylinder to achieve the same function as the crosshead and crosshead cylinder forming the compressor.
Kompressorcylinderen dannes fortrinsvis af én af krydshoved-cylindrene, der er anbragt længere borte fra stemplerne end 30 det første og det andet drej eled på det tilsvarende åg, medens den tværgående lukkeplade er anbragt længere borte fra stemplerne end dets krydshoved.The compressor cylinder is preferably formed by one of the crosshead cylinders located further away from the pistons than the first and second pivot joints of the corresponding yoke, while the transverse closing plate is located further away from the pistons than its crosshead.
Når Stirlingmaskinens kraftudtag styres af arbejdsgassens middeltryk er det, når der er behov for mere effekt, for- 6 DK 177148 B1 delagtigt at forøge middeltrykket fra et lavere niveau til et højere ved at bringe udblæsningsledningen i forbindelse med stempelcylinderkamrene. Udblæsningsledningen kan selektivt bringes i forbindelse med stempelcylinderkamrene eller med en 5 mellemliggende bufferbeholder for arbejdsgas, der oplagrer den arbejdsgas, der er blevet blæst ud fra huset, når den ikke er nødvendig for at forøge middeltrykket i stempelcylinderkamrene .When the power take-off of the Stirling machine is controlled by the average pressure of the working gas, when more power is needed, it is partly necessary to increase the mean pressure from a lower level to a higher one by connecting the exhaust pipe to the piston cylinder chambers. The blowout line can be selectively connected to the piston cylinder chambers or to an intermediate working gas buffer reservoir which stores the working gas which has been blown out of the housing when not necessary to increase the mean pressure in the piston cylinder chambers.
Ifølge et yderligere aspekt angår den foreliggende opfindelse 10 også en krumtapmekanisme til en Stirlingmaskine som den ovenfor beskrevne, og krumtapmekanismen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den omfatter en enkelt krumtapåksel, der har to i længderetningen med indbyrdes afstand anbragte, radialt modsatrettede krumtapbugte og er indrettet til at 15 blive drejeligt lejret i et hus, et par åg, der hver især er svingbart forbundet med én af krumtapbugtene ved et første drej eled og svingbart forbundet med et par stempelstænger ved et andet og tredje drejeled, der ligger i hovedsagen i samme afstand fra det første drej eled, idet det første, det andet 20 og det tredje drej eled bestemmer en i hovedsagen retvinklet trekant, der har sin rette vinkel ved det første drejeled, ligesom de retvinklede vinkelspidser ved de første drejeled på de to åg er modsat rettede, og en på tværs forløbende vippestang, der forbinder hvert af ågene med huset, idet de 25 modstående ender af hver vippestang er indrettet til at blive svingbart forbundet med henholdsvis åget og huset.According to a further aspect, the present invention 10 also relates to a crank mechanism for a Stirling machine as described above, and the crank mechanism according to the invention is characterized in that it comprises a single crankshaft having two longitudinally spaced, radially opposite crankshaft arranged to be pivotally mounted in a housing, a pair of yokes each pivotally connected to one of the crankshafts at a first pivot joint and pivotally connected to a pair of piston rods at a second and third pivot joint substantially in the same distance from the first pivot joint, the first, the second 20 and the third pivot joint determining a substantially right-angled triangle having its right angle at the first pivot joint, as well as the right-angled angles at the first pivot joint of the two yokes directed, and a transverse tilting rod connecting each of the yokes to the housing, the 25 resistors end ends of each rocker bar are arranged to be pivotally connected to the yoke and housing, respectively.
Hver vippestang er fortrinsvis forbundet med åget i hovedsagen ved midtpunktet af trekantens hypotenuse.Each rocker bar is preferably connected to the yoke substantially at the midpoint of the hypotenuse of the triangle.
Forbindelsen mellem stempelstængerne og det andet og det 30 tredje drejeled på ågene omfatter fortrinsvis et krydshoved for hvert stempel anbragt i en cylinder, der er koaksial med stempelcylinderen og stift forbundet med stempelstangen i afstand fra stemplet, idet krydshovederne er svingbart forbundet med ågene ved det andet og tredje drejeled ved hjælp 7 DK 177148 B1 af krydshovedstænger, der svingbart er forbundet med krydshovederne .The connection between the piston rods and the second and third pivot joints of the yokes preferably comprises a cross head for each piston placed in a cylinder coaxial with the piston cylinder and rigidly connected to the piston rod at a distance from the piston, the cross heads being pivotally connected to the yokes at the second and third swivel joint 7 by means of crosshead bars pivotally connected to the crossheads.
Endvidere er de krydshovedcylindre, der svarer til det åg, der har sit andet og tredje drej eled anbragt nærmere ved 5 stemplerne end det første drej eled, fortrinsvis anbragt længere borte fra stemplerne end det andet og tredje dreje-led, medens de krydshovedcylindre, der svarer til det åg, der har sit andet og tredje drej eled anbragt længere borte fra stemplerne end det første drej eled, er anbragt nærmere ved 10 stemplerne end det andet og tredje drej eled.Further, the crosshead cylinders corresponding to the yoke having its second and third turns are located closer to the pistons than the first turn, preferably located further away from the pistons than the second and third turns, while the crosshead cylinders which corresponds to the yoke having its second and third turns located farther away from the pistons than the first turns, located closer to the 10 pistons than the second and third turns.
Det er fordelagtigt, at huset er hermetisk lukket, og at i det mindste ét af krydshovederne og dets tilsvarende cylindre danner en kompressorcylinder til kompression af den arbejds-gas for Stiriingmaskinen, der ved lækage siver ind i huset 15 forbi stempelstængerne, idet krydshovedet er forsynet med stempeltætninger, og krydshovedcylinderen har en tværgående lukkeplade, der sammen med krydshovedet i cylinderen afgrænser et kompressionskammer, som står i forbindelse med det indre af huset gennem en indløbsventil og gennem en udløbs-20 ventil står i forbindelse med en udblæsningsledning, der igen står i forbindelse med det ydre af huset.Advantageously, the housing is hermetically sealed and at least one of the crossheads and its corresponding cylinders forms a compressor cylinder for compressing the working gas of the Stiriing machine, which leaks into the housing 15 past the piston rods with the crosshead provided. with piston seals, and the cross-head cylinder has a transverse closure plate which, together with the cross-head in the cylinder, delimits a compression chamber which communicates with the interior of the housing through an inlet valve and through an outlet valve which communicates with a blow-out line which again stands in connection to the exterior of the house.
Krydshovedernes funktion kan erstattes af fedtsmurte lineære nålelejer eller kuglelejer, der reducerer tværgående kræfter eller sidekræfter på samme måde som krydshovederne. Én af de 25 stempelstænger, der styres i et sådant lineært føreleje, kan være forbundet med et lille kompressorstempel, der samarbejder med en separat kompressorcylinder for opnåelse af samme funktion, som når krydshovedet og krydshovedcylinderen danner kompressoren.The function of the crossheads can be replaced by greased linear needle bearings or ball bearings that reduce transverse or lateral forces in the same way as the crossheads. One of the 25 piston rods controlled in such a linear guide bearing may be connected to a small compressor piston which cooperates with a separate compressor cylinder to achieve the same function as when the crosshead and crosshead cylinder form the compressor.
30 Kompressorcylinderen dannes fortrinsvis af én af krydshoved-cylindrene, der er anbragt længere væk fra stemplerne end det første og det andet drej eled på det tilsvarende åg, medens den tværgående lukkeplade er anbragt længere borte fra stemplerne end dets krydshoved.The compressor cylinder is preferably formed by one of the crosshead cylinders located further away from the pistons than the first and second pivot joints of the corresponding yoke, while the transverse closure plate is located further away from the pistons than its crosshead.
8 DK 177148 B18 DK 177148 B1
Det er fordelagtigt, at udblæsningsledningen står i forbindelse med stempelcylinderkamrene. Udblæsningsledningen kan selektivt kommunikere med stempelcylinderkamrene eller med en mellemliggende bufferbeholder for arbejdsgas til oplagring af 5 den arbejdsgas, der udblæses fra huset.Advantageously, the exhaust line communicates with the piston cylinder chambers. The exhaust line may selectively communicate with the piston cylinder chambers or with an intermediate working gas buffer vessel for storing the working gas blown from the housing.
Opfindelsen vil nu ved hjælp af et eksempel blive nærmere beskrevet under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk og set fra oven viser cylinderarrangementet og opvarmningsarrangementet for en dobbeltvirkende Stirling-10 maskine ifølge opfindelsen, fig. 2 skematisk og set i perspektiv viser princippet for Stirlingmaskinen ifølge opfindelsen, fig. 3 viser fire skematiske snit efter linjerne henholdsvis A-A og B-B i fig. 1 i en cylinderrække 1 og en cylinderrække 15 2 i Stirlingmaskinen ifølge opfindelsen, hvor krumtapmekanis men og stemplerne er vist i fire forskellige stillinger svarende til successive vinkeldrejninger af krumtappen 90°, fig. 4 skematisk og set i perspektiv viser den indbyrdes forbindelse mellem cylindrene i Stirlingmaskinen ifølge 20 opfindelsen, fig. 5 er en udførelsesform for en Stirlingmaskine ifølge opfindelsen vist delvis i snit, idet man ser cylinderrækken 1 og dens tilhørende åg, fig. 6 er et snit svarende til det i fig. 5 viste, hvor man 25 ser cylinderrække 2 og dets tilhørende åg, fig. 7 viser en del af et snit i krumtapmekanismehuset i cylinderrække 1 i en anden udførelsesform for en Stirlingmaskine ifølge opfindelsen, der minder meget om den i fig. 5 og 6 viste, og 30 fig. 8 i større målestok viser den del af fig. 7, der er markeret med en cirkel.The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic top view of the cylinder arrangement and heating arrangement of a double-acting Stirling-10 machine according to the invention; FIG. 2 is a schematic and perspective view of the principle of the Stirling machine according to the invention; FIG. 3 shows four schematic sections along the lines A-A and B-B in FIG. 1 in a row of cylinders 1 and a row of cylinders 15 2 of the Stirling machine according to the invention, in which the crank mechanism and pistons are shown in four different positions corresponding to successive angular turns of the crank 90 °; 4 is a schematic perspective view showing the interconnection of the cylinders of the Stirling machine according to the invention; FIG. 5 is a partial sectional view of a Stirling machine according to the invention, showing the cylinder row 1 and its associated yoke; FIG. 6 is a section similar to that of FIG. 5 shows cylinder row 2 and its associated yoke; FIG. 7 shows part of a section of the crank mechanism housing in row 1 of another embodiment of a Stirling machine according to the invention very similar to that of FIG. 5 and 6, and FIG. 8 shows, on a larger scale, the portion of FIG. 7, which is marked with a circle.
Den dobbeltvirkende Stirlingmaskine, der er vist i fig. 1-4, har fire cylindre 10, der er anbragt i to par eller rækker (cylinderrække 1 til venstre og cylinderrække 2 til højre i 35 fig. 2 og 3) og har i hovedsagen lodret forløbende parallelle , akser og er anbragt i et rektangulært arrangement, som det 9 DK 177148 B1 bedst er vist i fig. 1, 2 og 4. Et forbrændingskammer 11 er afgrænset af opvarmningselementer 12, der danner forbrændingskammerets vægge. Hvert opvarmningselement omfatter en række lodret forløbende rør 13 og et i hovedsagen vandret 5 forløbende forbindelsesrør 14, der forbinder de indre rum i de lodrette rør 13 i hver række og står i forbindelse med det varme cylinderkammer 15 for de respektive cylindre 10. De kolde cylinderkamre 16 (fig. 4) i de respektive cylindre 10 står i forbindelse med forbindelsesrørene 17, der er for-10 bundet med køleelementer 18, som igen står i forbindelse med opvarmningselementerne 12 gennem varmeregeneratorer 19.The double-acting Stirling machine shown in FIG. 1-4, have four cylinders 10 arranged in two pairs or rows (cylinder row 1 on the left and cylinder row 2 on the right in Figs. 2 and 3) and having substantially vertical parallel axes and arranged in a rectangular arrangement, as best shown in FIG. 1, 2 and 4. A combustion chamber 11 is bounded by heating elements 12 forming the walls of the combustion chamber. Each heating element comprises a series of vertically extending tubes 13 and a substantially horizontal 5 connecting tube 14 which connects the interior spaces of the vertical tubes 13 in each row and communicates with the hot cylinder chamber 15 of the respective cylinders 10. The cold cylinder chambers 16 (Fig. 4) in the respective cylinders 10 are connected to the connecting tubes 17, which are connected to cooling elements 18, which in turn are connected to the heating elements 12 through heat generators 19.
Stiriingmaskinens generelle orientering kan som vist være en opretstående stilling, eller maskinen kan danne en hvilken som helst vinkel, der er hensigtsmæssig for maskinens an-15 vendeIse.The general orientation of the steering machine may, as shown, be in an upright position, or the machine may form any angle suitable for the use of the machine.
Idet der nu henvises til fig. 2 og 3, indeholder hver cylinder 10 et stempel 20 med en stempelstang 21, der svingbart er forbundet med og strækker sig fra stemplet 20 ind i et hus 22 for en krumtapmekanisme. Hver stempelstang 21 er anbragt inde 20 i et tætningsrør eller en tætningsbøsning 23, der er fast forbundet med stemplet 20 og strækker sig gennem og kan tætnende glide i en åbning i skillevæggen mellem cylinderen 10 og krumtapmekanismens hus 22. Krumtapmekanismen omfatter en enkelt krumtapaksel 24, der er fælles for alle fire stem-25 pelstænger 21 og har to radialt modsat rettede krumtapbugte 25 og 26. Krumtapakselen 24 er drejeligt lejret i huset 22 som antydet ved 27 og 28.Referring now to FIG. 2 and 3, each cylinder 10 contains a piston 20 with a piston rod 21 pivotally connected to and extending from the piston 20 into a housing 22 for a crank mechanism. Each piston rod 21 is disposed inside a sealing tube or sealing sleeve 23 which is firmly connected to the piston 20 and extends through and can sealingly slide into an opening in the partition between the cylinder 10 and the crankcase housing 22. The crankcase comprises a single crankshaft 24. common to all four stem 25 pile rods 21 and having two radially opposite crank bays 25 and 26. The crankshaft 24 is pivotally mounted in housing 22 as indicated at 27 and 28.
Krumtapbugtene 25 og 26 er svingbart forbundet med åg, henholdsvis 29 og 30, ved hjælp af drej eled, henholdsvis 31 og 30 32. Ågene 29 og 30 er svingbart forbundet med de respektive stempelstænger 21 ved hjælp af drejeled, henholdsvis 33, 34 og 35, 36. Sættet af drejeled 31, 33 og 34 og sættet af drejeled 32, 35 og 36 bestemmer hver især en retvinklet, ligesidet trekant, og disse trekanter har modsat rettede 35 vinkelspidser bestemt af drejeleddene henholdsvis 31 og 32.The crankshafts 25 and 26 are pivotally connected to yokes, 29 and 30, respectively, by pivot joints, 31 and 30, respectively. 32. The yachts 29 and 30 are pivotally connected to respective piston rods 21 by pivot joints, 33, 34 and 35, respectively. , 36. The set of swivel joints 31, 33 and 34 and the set of swivel joints 32, 35 and 36 each determine a right-angled equilateral triangle, and these triangles have opposite 35 angular points determined by the swivel joints 31 and 32, respectively.
Ågene 29 og 30 kan have en hvilken som helst passende form, 10 DK 177148 B1 der muliggør et sådant arrangement af de nævnte sæt af dreje-led, henholdsvis 31, 33, 34 og 32, 35, 36.The yarns 29 and 30 may be of any suitable shape, which allows such arrangement of said sets of pivot joints, 31, 33, 34 and 32, 35, 36, respectively.
Ågene 29 og 30 er svingbart forbundet med vippestænger, henholdsvis 37 og 38, ved hjælp af drejeled, henholdsvis 39 5 og 40. Drejeleddene 39 og 40 er hver især anbragt i hovedsagen ved midten af en ret linje, der forbinder henholdsvis drejeleddene 33 og 34 og drejeleddene 35 og 36. Vippestængerne 37 og 38 er svingbart forbundet med væggene af huset 22 ved hjælp af drejeled, henholdsvis 41 og 42.The yokes 29 and 30 are pivotally connected to rocker bars 37 and 38, respectively, by means of swivel joints 39 and 40 respectively. The swivel joints 39 and 40 are each disposed substantially at the center of a straight line connecting the swivel joints 33 and 34, respectively. and the pivot joints 35 and 36. The rocker bars 37 and 38 are pivotally connected to the walls of the housing 22 by means of pivot joints, 41 and 42, respectively.
10 Under Stirlingmaskinens funktion, der er illustreret i-fig.10 During the operation of the Stirling machine, illustrated in FIG.
1-4, opvarmes opvarmningselementrørene 13 ved forbrænding af fx træflis i forbrændingskammeret, og Stirlingprocessen foregår i Stiriingmaskinen på velkendt måde. Den firkantede udformning med en enkelt krumtapaksel muliggør anvendelse af 15 kort forbindelsesrør 14 og 17, hvilket reducerer varmespæn-dinger.1-4, the heating element tubes 13 are heated by burning, for example, wood chips in the combustion chamber, and the Stirling process takes place in the Stiriing machine in a well known manner. The square design with a single crankshaft allows the use of 15 short connecting pipes 14 and 17, which reduces heat stresses.
Slaget for hvert af stemplerne 20 er faseforskudt 90° i forhold til slagene for det efterfølgende og det foregående stempel 20 i de tilgrænsende cylindre 10 i firkanten. Dette 20 er illustreret i Fig. 3, hvor stemplerne 20 i cylinderrækken 1 og cylinderrækken 2 med tilhørende stempelstænger, åg, vippestænger og krumtapakslen er vist i fire efter hinanden følgende positioner fra top til bund svarende til kvarte omdrejninger begyndende fra 0-omdrejning og sluttende med 25 3/4-omdrejning. I stillingen 0-omdrejning, der er illustreret øverst i fig. 3, er der venstre stempel i sin topstilling, det midterste venstre stempel er i sin opadgående midterstilling, det højre stempel er i sin nederste stilling, og det midterste højre stempel er i sin nedadgående midterstilling, 30 idet hvert af stemplerne 20 således er faseforskudt 90° i forhold til det efterfølgende og det foregående stempel i denne sekvens. Dette opnås på en simpel måde ved hjælp af arrangementet af forbindelsespunkterne for stempelstængerne 21 til ågene 29 og 30 og forbindelsespunkterne for ågene til 35 krumtapbugtene, henholdsvis 25 og 26 på krumtapakslen 24.The stroke of each of the pistons 20 is phase-shifted 90 ° with respect to the strokes of the subsequent and preceding pistons 20 in the adjacent cylinders 10 of the square. This 20 is illustrated in FIG. 3, in which the pistons 20 in the cylinder row 1 and the cylinder row 2 with associated piston rods, yoke, rocker shafts and the crankshaft are shown in four successive positions from top to bottom corresponding to quarter turns starting from 0 rotation and ending with 25 3/4 rotation. . In the 0-turn position illustrated at the top of FIG. 3, the left piston is in its upward position, the middle left piston is in its upward center position, the right piston is in its lower position, and the middle right piston is in its downward center position, each of which of the pistons 20 is thus phase-shifted 90 ° in relation to the subsequent and preceding pistons in this sequence. This is accomplished in a simple manner by the arrangement of the connecting points of the piston rods 21 to the yokes 29 and 30 and the connecting points of the yokes to the 35 crankshafts 25 and 26 respectively of the crankshaft 24.
11 DK 177148 B111 DK 177148 B1
Man vil forstå, at to eller flere firkanter af cylindre kan anbringes ved siden af hinanden med en fælles krumtapaksel og et fælles hus for krumtapmekanismen, idet faserne for cylindrene for de forskellige firkanter er således^ at der opnås 5 en optimal afbalancering af den fælles krumtapaksel.It will be appreciated that two or more squares of cylinders may be arranged side by side with a common crankshaft and a common housing for the crank mechanism, the phases of the cylinders for the different squares being such that an optimal balancing of the common crankshaft is achieved. .
Idet der nu henvises til fig. 5-7 er der vist en Stirlingma-skine med fire cylindre 50, der er anbragt i to cylinderrækker (cylinderrække 1 vist i fig. 5 og 7 og cylinderrække 2 vist i fig. 6), der danner en firkant. Hver cylinder 50 har 10 et stempel (ikke vist), der fast er forbundet med en stempelstang 51. De varme kamre i cylindrene 50 står ved hjælp af forbindelsesrør 52 og 53 i forbindelse med opvarmningselementer, der omfatter rør eller stigrør 54, der opvarmes ved varmestråling, og ribberør 55, der opvarmes ved konvektion, 15 idet varmen hidrører fra forbrændingen af fx træflis i det firkantede forbrændingsrum, der afgrænses mellem opvarmnings-elementerne. Et køleelement 56 er anbragt omkring de fire cylindre 50 og står i forbindelse med de kolde kamre i cylindrene 50 ved hjælp af forbindelsesrør (ikke vist), idet 20 kølevandet for køleelementerne cirkulerer gennem rørledninger 57.Referring now to FIG. 5-7 a Stirling machine with four cylinders 50 is shown arranged in two cylinder rows (cylinder row 1 shown in Figures 5 and 7 and cylinder row 2 shown in Figure 6) forming a square. Each cylinder 50 has a piston (not shown) which is firmly connected to a piston rod 51. The hot chambers of the cylinders 50 are connected by means of connecting pipes 52 and 53 to heating elements comprising pipes or riser pipes 54 heated by heat radiation, and rib pipes 55 heated by convection, the heat resulting from the combustion of, for example, wood chips in the square combustion chamber bounded between the heating elements. A cooling element 56 is arranged around the four cylinders 50 and communicates with the cold chambers in the cylinders 50 by means of connecting pipes (not shown), the cooling water for the cooling elements circulating through pipelines 57.
Et hermetisk lukket krumtapmekanismehus 58, der er fælles for de fire cylindre 50, indeholder en enkelt drejeligt lejret fælles krumtapaksel 59 med to modsat rettede krumtapbugte 60 25 og 61, der svarer til henholdsvis cylinderrække 1 og cylinderrække 2. Krumtapbugtene 60 og 61 danner drejeled til svingbart at forbinde åg, henholdsvis 62 og 63, til krumtapakslen 59. Disse åg 62 og 63 er svingbart forbundet med krydshovedstænger, henholdsvis 64, 65 og 66, 67, ved hjælp af 30 drejeled, henholdsvis 68, 69 og 70, 71. Krydshovedstangen 64 er i fig. 7 vist i sin helhed. Krydshovedstængerne 64, 67 er svingbart forbundet med respektive krydshoveder (ikke vist, bortset fra krydshovedet 72 i fig. 7, der er forbundet med krydshovedstangen 64 ved hjælp af et drejeled 73), der hver 35 især er forskydeligt anbragt i krydshovedets cylindre, henholdsvis 74, 75, 76 og 77, som er fast forbundet med huset 12 DK 177148 B1 58. Krydshovederne er fast forbundet med stempelstængerne 51 enten direkte som i cylinderrække 2 i fig. 6, eller via en gaffelformet, stiv forbindelsesdel 51a som i cylinderrække 2 i fig. 5 og 7.A hermetically sealed crank mechanism housing 58 common to the four cylinders 50 contains a single pivotally mounted common crankshaft 59 with two oppositely directed crankshafts 60 25 and 61 corresponding to cylinder row 1 and cylinder row 2 respectively. Crankshaft 60 and 61 provide pivotally connecting yokes, 62 and 63, respectively, to crankshaft 59. These yokes 62 and 63 are pivotally connected to cross head rods 64, 65 and 66, 67, respectively, by means of 30 swivel joints, 68, 69 and 70, 71. respectively. 64 is shown in FIG. 7 shown in its entirety. The crosshead rods 64, 67 are pivotally connected to respective crossheads (not shown, except for the crosshead 72 of Fig. 7, which is connected to the crosshead rod 64 by means of a swivel joint 73), each of which is slidably disposed in the crosshead cylinders, respectively 74 , 75, 76 and 77 which are fixedly connected to the housing 12 The cross heads are fixedly connected to the piston rods 51 either directly as in cylinder row 2 in FIG. 6, or via a fork-shaped rigid connector 51a as in row 2 of FIG. 5 and 7.
5 Sættet af drejeled 60, 68 og 69 og sættet af drejeled 61, 70 og 71 bestemmer hver en retvinklet, ligesidet trekant, der har modsat rettede vinkelspidser, som bestemmes af drejeled-dene eller krumtapbugtene, henholdsvis 60 og 61.5 The set of pivot joints 60, 68 and 69 and the set of pivot joints 61, 70 and 71 each determine a right-angled, equilateral triangle having opposite angular points determined by the pivot joints or crank bays 60 and 61, respectively.
Ågene 62 og 63 er svingbart forbundet med vippestænger, 10 henholdsvis 78 og 79, ved hjælp af drejeled, henholdsvis 80 og 81. Vippestængerne 78 og 79 er svingbart forbunde't med huset 58 ved hjælp af drejeled, henholdsvis 82 og 83.The yokes 62 and 63 are pivotally connected to rocker bars 10 and 78 and 79, respectively, by means of swivel joints, 80 and 81. The rocker bars 78 and 79 are pivotally connected to the housing 58 by means of swivel joints 82 and 83, respectively.
Funktionen for den i Fig. 5-7 viste Stiriingmaskine er i hovedsagen den samme som beskrevet under henvisning til fig.The function of the one shown in FIG. 5-7, the Stirring machine is substantially the same as described with reference to FIG.
15 1-3 med undtagelse af indflydelsen af ågenes bevægelse på bevægelsen af stempelstængerne. Den tværgående bevægelse af stempelstængerne, der forårsages af den ikke-lineære bevægelse af de drejeled, der forbinder ågene med stempelstængerne, elimineret af, at den ikke-lineære bevægelse optages af 20 krydshovedstængerne 64-67.15 1-3 with the exception of the influence of the movement of the yokes on the movement of the piston rods. The transverse movement of the piston rods caused by the non-linear movement of the swivel joints connecting the yokes to the piston rods is eliminated by the non-linear movement being absorbed by the 20 cross head rods 64-67.
Idet der nu henvises til fig. 7 og 8 er krydshovedet 72 i krydshovedcylinderen 74 forsynet med en stempelring 85, og bunden af cylinderen 74 er lukket ved hjælp af en tværplade 86, som er forsynet med to åbninger 87 og 88, der tjener som 25 henholdsvis udblæsnings- og indløbsåbning. Et ventillegeme 89 er anbragt i åbningen 87 og påvirkes i modsat retning af pilen D af en trykfjeder 91. Et ventillegeme 90 er anbragt i åbningen 88 og presses i modsat retning af pilen E ved hjælp af en trækfjeder 92. Åbningen 87 forbinder mellemrummet 30 mellem krydshovedet 73 og tværpladen 86 med en udblæsningsledning 93, der strækker sig gennem huset 58's væg. Åbningen 88 forbinder mellemrummet mellem krydshovedet 73 og tværpladen 86 med det indre af huset 58.Referring now to FIG. 7 and 8, the crosshead 72 of the crosshead cylinder 74 is provided with a piston ring 85, and the bottom of the cylinder 74 is closed by a transverse plate 86, which is provided with two openings 87 and 88 which serve as a discharge and inlet opening 25, respectively. A valve body 89 is disposed in the opening 87 and is oppositely actuated by the arrow D by a compression spring 91. A valve body 90 is disposed in the opening 88 and pressed in the opposite direction by the arrow E by a pull spring 92. The opening 87 connects the gap 30 between the intersection head 73 and the transverse plate 86 with a blowout conduit 93 extending through the wall of the housing 58. The aperture 88 connects the space between the crosshead 73 and the transverse plate 86 with the interior of the housing 58.
13 DK 177148 B113 DK 177148 B1
Under funktion siver arbejdsgassen (fx helium) fra arbejds-kamrene i cylindrene 50 forbi tætningsorganer mellem stempel-stængerne 51 og de tilsvarende åbninger i skillevæggen mellem cylindrene 50 og huset 58 og siver ind i huset 58, hvorved 5 der i dette opbygges et tryk. Krydshovedet 93 fungerer som stempel i en kompressor og suger arbejdsgas gennem åbningen 88, forbi ventillegemet 90 mod fjederkraften fra fjederen 92 og ind i cylinderen 74 under dets opadgående slag. Under det nedadgående slag uddriver krydshovedet arbejdsgas gennem 10 åbningen 87, forbi ventillegemet 89 mod fjederkraften fra fjederen 91 og gennem udblæsningsledningen 93 til det ydre af huset 58.In operation, the working gas (e.g., helium) seeps from the working chambers of the cylinders 50 past sealing means between the piston rods 51 and the corresponding openings in the partition between the cylinders 50 and the housing 58 and seeps into the housing 58, thereby creating a pressure therein. The cross head 93 acts as a plunger in a compressor and sucks working gas through the opening 88, past the valve body 90 against the spring force from the spring 92 and into the cylinder 74 during its upward stroke. During the downward stroke, the cross-head expels working gas through the opening 87, past the valve body 89 against the spring force from the spring 91 and through the exhaust line 93 to the exterior of the housing 58.
Arbejdsgassens tryk i huset 58 opretholdes således lavere end middeltrykket for arbejdsgassen i arbejdskamrene i cylindrene 15 50, hvorved spændingerne i huset formindskes, og det bliver muligt at give huset en lettere og simplere konstruktion, ligesom man kan opnå en simplere konstruktion af tætningsorganerne mellem huset 58 og en forlængelse af krumtapakslen 59, der er forbundet med generatororganer uden for huset i 20 tilfælde af, at generatororganerne ikke er anbragt inde i huset. Udblæsningsledningen 93 kan stå i forbindelse med en mellemliggende bufferbeholder for arbejdsgas til at komplettere arbejdsgasladningen i cylindrene 50, eller beholderen kan stå direkte i forbindelse med arbejdskamrene i cylindrene 25 50. Kompressorens kompressionsforhold vælges således, at der i udblæsningsledningen 93 opnås et tryk over det maksimale arbejdstryk i cylindrene 50, medens der inde i huset 58 opretholdes et tryk, der er så lavt som muligt. Således kan den arbejdsgas, der udstødes fra huset, anvendes til at 30 regulere arbejdsgasladningen i cylindrene 50 og dermed udgangseffekten for Stirlingmaskinen, uden at det er nødvendigt med en supplerende kompressor. Når der arbejdes med helium som arbejdsgas og Stirlingmaskiner med udgangseffekter på 40 kW og 150 kW, vil kompressoren, der omfatter krydshovedet 73 35 og cylinderen 74, eksempelvis forøge heliumtrykket fra 5-10 bar til ca. 40 bar.Thus, the working gas pressure in the housing 58 is maintained lower than the working gas pressure in the working chambers of the cylinders 15, thereby reducing the stresses in the housing and allowing the housing to be lighter and simpler, as well as a simpler construction of the sealing means between the housing 58 and an extension of the crankshaft 59 connected to generator means outside the housing in the event that the generator means are not disposed inside the housing. The exhaust line 93 may be in contact with an intermediate working gas buffer container to supplement the working gas charge in the cylinders 50, or the container may be directly in contact with the working chambers in the cylinders 25. The compressor ratio of the compressor is selected such that a pressure above the maximum is achieved in the exhaust line 93. working pressure in the cylinders 50 while maintaining a pressure as low as possible inside the housing 58. Thus, the working gas ejected from the housing can be used to regulate the working gas charge in the cylinders 50 and thus the output power of the Stirling machine, without the need for an additional compressor. When working with helium as working gas and Stirling machines with output power of 40 kW and 150 kW, the compressor comprising the crosshead 73 35 and cylinder 74, for example, will increase the helium pressure from 5-10 bar to approx. 40 bar.
14 DK 177148 B114 DK 177148 B1
Opfindelsens principper kan anvendes i forbindelse med alle typer af Stirlingmaskiner af den omhandlede type, og de kan anvendes i forbindelse med andre stempelmaskiner, der har fire cylindre, og hvor man ønsker en 90° fase-forskel, fx 5 totaktsforbrændingsmotorer med fire eller otte cylindre.The principles of the invention can be used in connection with all types of Stirling machines of the type in question, and they can be used in connection with other piston machines having four cylinders and where a 90 ° phase difference is desired, eg 5 two-stroke internal combustion engines with four or eight cylinders .
I de ovenfor nævnte 40 kW og 150 kW Stirlingmaskiner kan disse maskiner være anbragt med bunden i vejret og med forbrændingskammeret, i hvilket der afbrændes træflis, neden under cylindrene. Maskinerne kan være en del af en kombineret 10 varmecentral og elektricitetsværk. Størrelsen af de Stirlingmaskiner, i hvilke der gøres brug af opfindelsen, er ikke begrænset til de ovennævnte intervaller, idet principperne kan anvendes i forbindelse med alle størrelser af sådanne maskiner.In the above-mentioned 40 kW and 150 kW Stirling machines, these machines can be mounted with the bottom in the air and with the combustion chamber in which wood chips are burnt, below the cylinders. The machines can be part of a combined 10 heat plant and power plant. The size of the Stirling machines in which the invention is used is not limited to the aforementioned ranges, the principles being applicable to all sizes of such machines.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA199800037A DK177148B1 (en) | 1995-07-11 | 1998-01-12 | Stirling Engine |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK81695 | 1995-07-11 | ||
| DK81695 | 1995-07-11 | ||
| DK9600317 | 1996-07-10 | ||
| PCT/DK1996/000317 WO1997003283A1 (en) | 1995-07-11 | 1996-07-10 | A stirling machine |
| DKPA199800037A DK177148B1 (en) | 1995-07-11 | 1998-01-12 | Stirling Engine |
| DK3798 | 1998-01-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK177148B1 true DK177148B1 (en) | 2012-02-20 |
Family
ID=8097891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DKPA199800037A DK177148B1 (en) | 1995-07-11 | 1998-01-12 | Stirling Engine |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU6513196A (en) |
| DE (1) | DE19681496T1 (en) |
| DK (1) | DK177148B1 (en) |
| WO (1) | WO1997003283A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2684862C (en) * | 2007-04-23 | 2015-07-07 | Dean Kamen | Stirling cycle machine |
| US20100317635A1 (en) | 2009-06-16 | 2010-12-16 | Endorecherche, Inc. | Treatment of hot flushes, vasomotor symptoms, and night sweats with sex steroid precursors in combination with selective estrogen receptor modulators |
| US20120266823A1 (en) | 2009-10-12 | 2012-10-25 | Blackcarbon A/S | method for reducing emission of carbonaceous gasses |
| WO2011075930A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-30 | Yang Yongshun | Stirling engine |
| US9744177B2 (en) | 2014-03-10 | 2017-08-29 | Endorecherche, Inc. | Treatment of male androgen deficiency symptoms or diseases with sex steroid precursor combined with SERM |
| CN108979897B (en) * | 2017-12-26 | 2023-09-08 | 上海齐耀动力技术有限公司 | Multi-cylinder Stirling engine transmission system |
| CN112343730B (en) * | 2020-11-03 | 2023-08-29 | 上海齐耀动力技术有限公司 | Horizontally opposed U-shaped low-vibration hot air engine transmission mechanism and hot air engine |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR961042A (en) * | 1950-04-28 | |||
| GB708199A (en) * | 1951-01-20 | 1954-04-28 | Philips Nv | Improvements in or relating to hot-gas, refrigerating, or heat-pump reciprocating engines |
| GB728334A (en) * | 1952-04-26 | 1955-04-20 | Philips Nv | Improvements in hot gas engines and refrigerating engines or heat pumps operating onthe reversed hot gas engine cycle |
| US4138897A (en) * | 1977-01-06 | 1979-02-13 | Ross Melvin A | Balanced crankshaft mechanism for the two piston Stirling engine |
| US4532819A (en) * | 1984-02-21 | 1985-08-06 | Ross M Andrew | Compact crank drive mechanism |
| US4738105A (en) * | 1987-02-24 | 1988-04-19 | Ross M Andrew | Compact crank drive mechanism with guided pistons |
-
1996
- 1996-07-10 AU AU65131/96A patent/AU6513196A/en not_active Abandoned
- 1996-07-10 WO PCT/DK1996/000317 patent/WO1997003283A1/en active Application Filing
- 1996-07-10 DE DE19681496T patent/DE19681496T1/en not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-01-12 DK DKPA199800037A patent/DK177148B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19681496T1 (en) | 1998-12-24 |
| AU6513196A (en) | 1997-02-10 |
| WO1997003283A1 (en) | 1997-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4747271A (en) | Hydraulic external heat source engine | |
| US6487858B2 (en) | Method and apparatus for diminishing the consumption of fuel and converting reciprocal piston motion into rotary motion | |
| EP2721256B1 (en) | Internal combustion engines | |
| DK177148B1 (en) | Stirling Engine | |
| WO2008116392A1 (en) | An intercooled constant-pressure heat-absorbing heat engine | |
| US4977864A (en) | Diesel engine | |
| US4974555A (en) | Piston motor with parallel cylinders arranged around the driving shaft | |
| US20140196693A1 (en) | Internal combustion engines | |
| RU1838634C (en) | Power converting installation | |
| US6941900B1 (en) | VAL rotary engine | |
| KR102219792B1 (en) | Internal combustion engines | |
| US4253303A (en) | Engines, and particularly those incorporating the Stirling cycle | |
| US4057040A (en) | Internal combustion engine system | |
| US4651690A (en) | Collapsible wall engine | |
| US4380972A (en) | Internal combustion engines | |
| AU768063B2 (en) | Lever-mechanism motor or pump | |
| US4452126A (en) | Pneumatic drive | |
| SU992777A1 (en) | Exterior heat supply engine | |
| RU2168036C2 (en) | Method of operation of adiabatic internal combustion engine with combustion in constant volume and design of such engine | |
| US3138145A (en) | guild | |
| MX2010008098A (en) | Fluid pump for heat engine, heat engine, thermal system and method. | |
| US1091289A (en) | Internal-combustion engine. | |
| US1522391A (en) | Internal-combustion engine | |
| EP1658417A1 (en) | Multicylinder barrel-type engine | |
| RU2191275C2 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PBP | Patent lapsed |
Effective date: 20140731 |