EP1461523A1 - Hot-air engine - Google Patents

Hot-air engine

Info

Publication number
EP1461523A1
EP1461523A1 EP02785008A EP02785008A EP1461523A1 EP 1461523 A1 EP1461523 A1 EP 1461523A1 EP 02785008 A EP02785008 A EP 02785008A EP 02785008 A EP02785008 A EP 02785008A EP 1461523 A1 EP1461523 A1 EP 1461523A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working
piston
heating
medium
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02785008A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Servis
Ludwigk. Von Segesser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1461523A1 publication Critical patent/EP1461523A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • F02G2242/00—Ericsson-type engines having open regenerative cycles controlled by valves
    • 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
    • F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
    • 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
    • F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
    • F02G2243/04—Crank-connecting-rod drives
    • F02G2243/06—Regenerative displacers
    • 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
    • F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
    • F02G2243/24—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder with free displacers
    • 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
    • F02G2250/00—Special cycles or special engines
    • F02G2250/24—Ringbom engines, the displacement of the free displacer being obtained by expansion of the heated gas and the weight of the piston
    • 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
    • F02G2254/00—Heat inputs
    • F02G2254/30—Heat inputs using solar radiation
    • 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
    • F02G2254/00—Heat inputs
    • F02G2254/90—Heat inputs by radioactivity
    • 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
    • F02G2270/85—Crankshafts

Definitions

  • the invention relates to a hot gas engine according to the preamble of claim 1.
  • a hot gas engine of the type mentioned is known from DE 25 22 711 AI.
  • the known engine a Stirling engine, contains a cylinder in which a working piston connected to a crank drive and a displacement piston connected to the same drive are arranged such that they can be moved back and forth relative to one another.
  • the displacement piston divides the cylinder space into a first working space delimited by the cylinder cover and a second working space delimited by the working piston.
  • the work rooms are each connected via a passage provided in the cylinder wall to an outer connecting duct, which contains a heating device for heating the working medium in the first working room and a cooling device for cooling the working medium in the second working room, as well as a regenerator arranged between the heating device and the cooling device.
  • the invention has for its object to provide a particularly improved in this respect, further developed hot gas engine of the type mentioned, in which the above disadvantages do not occur.
  • the advantages of the invention are essentially in a simple and, compared to previous versions, improved heat supply to the working medium contained in the cylinder and in a direct cooling of the working medium contained in the cylinder which can be achieved by the injection of a liquefied working medium and in a higher thermal efficiency which can be achieved thereby see, the design according to the invention also enables a simpler, compact and inexpensive construction of the Hot gas engine and a much more efficient operation of this machine.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a hot gas engine according to the invention in a longitudinal section
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a hot gas engine according to the invention in a longitudinal section
  • FIG. 5 shows a partially illustrated hot gas engine according to FIG. 3 in a fifth embodiment
  • Fig.6-9 details of a hot gas engine according to Fig.3, each in a modified embodiment, and 10 shows a sixth embodiment of a hot gas machine according to the invention in a longitudinal section.
  • FIG. 1 shows a Stirling hot gas engine, which contains a housing 1, a cylinder 2 with a cylinder cover 3, a working piston 4 arranged displaceably in the cylinder 2, and a displacement device 5 arranged between the latter and the cylinder cover 3, the working piston 4, the with the cylinder cover 3 one for receiving any
  • Working medium for example, air, helium or the like, limited cylinder space 6, can be coupled via a hollow piston rod 7 and a connecting rod 8 articulated thereon to a drive arrangement 10 which contains a crankshaft 11 mounted in the housing 1 with a flywheel 12.
  • the crankshaft 10 can be used with any work machine, e.g. a generator, not shown, are coupled.
  • the piston rod 7 is axially displaceably guided in a crosshead 13 connected to the housing 1.
  • the cylinder 2 is connected to the housing 1 and the cylinder cover 3 by means of screws 19.
  • the cylinder 2 and / or the cylinder cover 3 can each be provided with a heat-insulating layer 20 as shown.
  • the displacement device 5, which divides the cylinder space 6 into a first working space 14 facing the working piston 4 and a second working space 15 facing the cylinder cover 3, contains a displacement piston 17, which is attached to the cylinder cover 3 via a second piston rod 16 guided in the cylinder cover 3 , for controllable drive device 18 is coupled to be displaceable relative to the working piston 4.
  • the drive device 18 can be an electric one or, as assumed in the example shown, contain a pneumatically operated motor, which can be influenced by known control means, not shown, for example by control signals derived from a specific angular position of the crankshaft 11.
  • the working piston 4 is designed as a hollow body with a cavity 21 which is delimited by an end wall 22 facing the first working chamber 14, a peripheral wall 23 and a bottom part 24 connected to the hollow piston rod 7, at least the end wall 22 being made of a material with high thermal conductivity , e.g. B, an aluminum alloy.
  • the end wall 22 and the bottom part 24 can, as shown, be designed as rigid plates which are screwed to a ring with the U-shaped cross section forming the peripheral wall 23.
  • the bottom part 24 contains a passage 25, which is open against the hollow piston rod 7, for a fluid outlet opening into the cavity 21
  • Operating medium specific management body 32 in the form of a piston rod 7 extending through in the longitudinal direction of the inner tube which delimits with the wall of piston rod 7 an open against the cavity 21 connecting channel 38 for discharging the working medium, the management body 32 is a k wall of the piston rod 7 passes through the first Connection part 33 and a line arrangement 30, which contains a movable line section 34, can be coupled to a fixed connection element for the operating medium.
  • the connecting channel 38 is connected to a second connection part 39 provided in the wall of the piston rod 7 and a movable line section 40 to a Fixed connection element for the operating medium to be discharged can be coupled.
  • the peripheral wall 23, the bottom part 24 and the piston rod 7 can each be provided with at least one layer 26 made of a heat-insulating material, eg B, glass wool or the like , Lined,
  • the line member 32 which may be provided with a corresponding heat-insulating outer insulation, is designed as an element of a heating device 31 for heating the working medium located in the first working space 14.
  • the heating device 31 comprises a heating element formed on the working piston 4 with a heating surface 28 directed towards the first working space 14 and a heating arrangement 29 for this heating element.
  • the heating surface 28 is formed on the end wall 22 of the working piston 4 provided as a heating element.
  • the heating arrangement 29 contains one of the heating elements 29 Cavity 21 of the working piston 4 assigned stationary feed unit 35 with a feed line 37 connected to a heat source 36 for a fluid heat transfer medium. B, a burner may be provided, the combustion product of which serves as a heat transfer medium.
  • the feed line 37 can be coupled via the line arrangement 30 to the line member 32, which ensures that the
  • Heat transfer medium ensured in the cavity 21, wherein heat is continuously given off to the working medium located in the first working space 14 via the heated end wall 22.
  • the cooled in the cavity 21 heat transfer medium is by the
  • Connection channel 38 is discharged and can be discharged via a discharge line 41 which can be coupled to the line section 40 to the environment or, as shown, to a collector 42 present in the feed unit 35.
  • the line sections 34 and 40 can each contain a flexible metal hose,
  • a cooling device 44 assigned to the first working space 14 is provided for the cooling of the heated working medium required for operating the hot gas power engine.
  • This comprises an injection device 46, which can be connected to a storage unit 45 for liquefied working medium and can be controlled by itself, for introducing a certain amount of the liquefied working medium used as coolant into the first working space 14 and a discharge arrangement 47 for discharging an excess amount of the working medium which arises during the injection process first work room 14.
  • coolant can be the working medium used for the working process or, according to another possible embodiment, a similar second working medium.
  • the injection device 46 contains an injection element 48 which penetrates the cylinder wall and which opens into the first working chamber 14 between the illustrated top dead center position of the working piston 4 and the bottom dead center position of the displacer 17 indicated by dashed lines.
  • the injection device 46 is also connected to a control device, not shown, which, via control means known per se, for example, by control signals derived from a specific angular position of the crankshaft 11, in the sense of a cyclical
  • Actuation of the injection device 46 can be influenced.
  • the discharge arrangement 47 contains an outlet line 49 which passes through the cylinder wall and which is above the line shown in FIG the bottom dead center position of the working piston 4, indicated by dashed lines, is connected to the first working space 14.
  • the outlet line 49 can be led outside or, as shown, connected to a collector 50 for the excess working medium.
  • Designs are also possible in which two or more injection lines 48 and / or outlet lines 49 are provided which are offset with respect to one another in the circumferential direction.
  • the displacement piston 17 is designed as a hollow body which has a shell-shaped lower part 51 and a cover plate 53.
  • the cover plate 53 is held on a central shoulder protruding from the lower part 51 by an end section of the second piston rod 16 which can be screwed to it, the lower part 51 and the
  • Cover plate 53 are each provided with a plurality of through openings 55 for the working medium.
  • an insert 56 through which the working medium can flow and made of a regeneratively heat-storing material.
  • the insert 56 can be a loose winding of a band-shaped wire screen consisting of several turns or, as assumed in the embodiment shown, a loose packing consisting of corresponding, concentrically arranged ring-shaped band sections, which extends over the entire lower part 51.
  • the insert 56 thus forms a coherent regenerator 57 integrated in the displacement piston 17, which in each case extracts heat from the heated working medium as it passes from the first working space 14 into the second working space 15 and supplies this heat to the working medium again when it enters the first working space 14 flowing back.
  • the regenerator 57 extends essentially over the cross section of the Cylinder space 6, so that a correspondingly large storage capacity can be achieved,
  • the heat supplied to the working piston 4 from the outside is continuously released within the engine to the working medium located in the first working space 14.
  • the cooling of the continuously heated working medium required during the compression phase of the working process is performed by the injection device assigned to the first working space 14 46 guaranteed.
  • the heat required during the expansion phase is continuously supplied to the working medium through the working piston 4.
  • the heat exchanged isochorously in the engine is released by the regenerator 57 at the end of the compression phase into the working medium by displacement and taken over at the end of the expansion phase.
  • the working piston 4 can be designed with or without a sealant.
  • the heating surface 28 formed on the end wall 22 of the working piston 4 enables heat to be transferred v / ir over the entire cylinder cross section and is therefore particularly efficient, which is still caused by the movements of the working piston 4 and by turbulence of the working medium
  • the injection device 46 also provides a correspondingly advantageous cooling of the working medium, which is effective at least in the first working space 14 and is therefore particularly efficient, which is also further favored by the movements of the working piston 4 and by turbulence of the working medium.
  • Compression phase a correspondingly increased pressure, v / or by the yield of the heat supplied to the engine can be further improved.
  • the excess amount of the working medium is released in accordance with the pressure prevailing in the engine at the start of the compression.
  • FIG. 2 shows parts of the embodiment according to FIG. 1 and a modified heating device 61 with a catalytic catalytic converter installed in the cavity 21 of the working piston 4
  • Heating unit 62 which via the line member 32 and the line arrangement 30 to a source 64 in a supply unit 63 of a fuel, for. B. hydrogen, and via a line member 65 of an additional line arrangement 66 to one in the
  • Feed unit 63 existing source 67 of a reaction or oxidizing agent can be connected Process products resulting from the catalytic process can be released into the atmosphere through the connecting duct 38 surrounding the line members 32 and 65 and the discharge line 41 or, as shown, can be fed to a collector 68.
  • the heat to be transferred to the working medium is generated within the engine, in the immediate vicinity of the end wall 22 to be heated.
  • a particularly efficient heat transfer can therefore be achieved with the heating device 61, which can be controlled in a relatively simple manner.
  • the heating device 61 which can be controlled in a relatively simple manner.
  • an electrical heating element that can be connected to a stationary power source or a heating unit that can be connected to a stationary control device that contains a nuclear heat source can be provided in the cavity 21 of the working piston 4.
  • FIG. 3 shows a hot gas engine, which differs from the embodiment according to FIG. 1 only by a modified one
  • Displacement device 70 differs. The following description is therefore essentially limited to the corresponding differences.
  • Displacement device 70 comprises a shell-like guide element 71 which is arranged in a stationary manner in the cylinder space 6 and a dynamic conveying device 72 which is intended for displacing the working medium from the first working space 14 into the second working space 15 and for returning the displaced working medium into the first working space 14.
  • the guide element 71 is designed with a central passage opening 73 connecting the working spaces 14 and 15 and with a peripheral portion protruding from the first working space 14, which, with the cylinder wall, delimits an annular, peripheral passage opening 75 for the working medium that connects the working spaces 14 and 15.
  • the conveying device 72 contains a fan arranged in the second working space 15, as shown a radial fan 76 which can be flowed through through the central passage opening 73 and which is coupled via a shaft 79 to a drive unit 77 mounted on the cylinder cover 3.
  • the drive unit 77 may include an electric motor.
  • the guide element 71 can have a number, for. B. three, arranged distributed over its circumference holding elements in the cylinder 2. Set screws or, as shown, ribs 74 protruding from the guide element 71 can be provided as holding elements, which are held on the cylinder wall in any manner not shown.
  • the guide element 71 can also be connected to the cylinder cover 3 to form an installation unit by any holding means, not shown.
  • a regenerator 78 which surrounds the fan 76 in a ring, is arranged in the second working space 15.
  • the regenerator 78 contains a heat-storing packing 69 which is attached to the guide element 71 and can flow radially through the working medium and which, like the insert 56 in the embodiment according to FIG. 1, can be composed of upright, band-shaped sections of a wire screen or the like,
  • the fan 76 is continuously driven during operation of the hot gas engine.
  • the working medium, which is continuously heated in the first working space 14, is therefore in a permanent circulation through the central passage opening 73 into the second working space 15 sucked in and conveyed back into the first work space 14 through the peripheral passage opening 75,
  • the required cooling of the working medium is achieved by injecting the liquefied working medium, as a result of which the entire working medium present in cylinder 2 and also the regenerator 78 are cooled and subsequently heated, the pressure in cylinder 2 being increased approximately isothermally.
  • the heat supplied from the outside is released to the working medium and to the regenerator 78, as a result of which work is generated and the pressure in the cylinder 2 is reduced approximately isothermally.
  • the excess amount of working fluid is released in accordance with the pressure prevailing in the engine at the start of compression.
  • the drive unit 77 of the fan 76 can be operated independently of the drive arrangement 10 of the hot gas engine and can therefore be designed in a correspondingly simple manner without special control means.
  • the stationary displacement device 70 and the regenerator 78 can be of relatively small size
  • FIG. 4 shows parts of a hot gas engine which differs from the embodiment according to FIG. 3 by a modified one
  • Heating device 81 for heating the working medium located in the first working space 14 and a modified displacement device 80 as well as by a modified working piston 82 and an auxiliary device 83 assigned to it, which can be switched on temporarily or continuously.
  • the following description is essentially limited to the corresponding differences.
  • the heater 81 comprises a solar collector system 85 designed to emit concentrated solar radiation 84 with at least one connecting element 86 assigned to the cylinder cover 3, which is intended for introducing at least part of the concentrated solar radiation 84 into the first working space 14 and, as shown, is attached to the drive unit 77 of the displacement device 80.
  • the connecting element 86 is via a feed line 87, which can consist of a bundle of optical fibers, to an output of the
  • Solar collector system 85 can be connected and contains a tubular line element 90 for solar radiation 84 intended for insertion into cylinder 2.
  • the fan 76 of the displacement device 80 can be coupled to the drive unit 77 via a continuous hollow shaft 88 which is at the same time intended for the contact-free reception of the line element 90 and thus surrounds an outlet for the solar radiation 84 directed against the first working space 14.
  • the line element 90 can be provided with a closure part, not shown, made of a transparent material, e.g. Glass or the like.
  • the concentrated solar radiation 84 can be introduced unhindered, without significant heating of the conveying device 72 and the working medium located in the second working space 15, through the central passage opening 73 into the first working space 14 and concentrated on a central part of the working piston 82, the end wall thereof 22 is formed on a relatively solid head part.
  • a heat absorbing material with high thermal conductivity, for. B a ceramic material suitable for high thermal stresses;
  • the stored heat can be distributed evenly over the end wall 22 in an advantageously efficient, simple manner and released to the working medium located in the first working space 14.
  • the solar collector system 85 can contain a focusing system, known per se, of concave mirrors, not shown Connection member 86 of a further, not shown, hot gas power machine can be assigned.
  • the auxiliary device 83 assigned to the working piston 82 comprises a stationary heat exchange system 93, which can be connected to a source of any fluid heat transfer medium, for cooling and / or for additional heating of the end wall 22.
  • the heat exchange system 93 contains a heat storage unit 95 with one for receiving any one
  • Storage medium certain storage container 96 which may be provided with heat-insulating insulation.
  • the storage container 96 contains a heat exchanger 97 shown as a cooling / heating coil, the output of which is connected to the line member 32 via a pump 98 and a feed line 99 for the heat transfer medium and the input of which is connected to a discharge line 100 for the discharge duct 38 the heat transfer medium is connected.
  • the heat exchanger 97 and the cavity 21 can thus be flowed through in a closed circuit, with - depending on the operating phase - the end wall 22 optionally being able to extract or supply heat.
  • heat can be extracted from the heat transfer medium heated in the cavity 21 or from the one cooled in the cavity Heat transfer medium heat are supplied, whereupon the heat transfer medium is conveyed back into the cavity 21.
  • Heat transfer medium and / or as a storage medium can, for. B, oil, liquid sodium or, as assumed in the present example, water can be provided.
  • the auxiliary device 83 to which control and / or regulating means known per se, which are not shown, can be assigned, is intended in each case for any cooling of the solar that may be required to ensure heated end wall 22 to a predetermined operating temperature and / or sufficient heating of the end wall 22 even in the event of insufficient or no solar radiation.
  • FIG. 5 shows parts of a hot gas engine which differs from the embodiment according to FIG. 3 only by a modified cooling device 101 and a modified displacement device 102.
  • the following description is therefore limited to the corresponding differences, the injection device 46 of the cooling device 101 attached to the drive unit 77.
  • the fan . 76 of the displacement device 102 can be coupled to the drive unit 77 via a continuous hollow shaft 103, which at the same time is intended for the contact-free reception of a section of the injection line 48 which coaxially penetrates the hollow shaft 103 and which is through the central one Passage opening 73 of the guide element 71 extends into the first working space 14, accordingly only one passage is provided for the discharge arrangement 47 in the cylinder wall.
  • the liquefied working medium used as coolant is injected into a central area of the first working space 14, thereby causing the vaporization Working medium evenly distributed over the cylinder cross-section and the working medium present in cylinder 2 can be cooled accordingly evenly
  • FIGS. 6, 7 and 8 show arrangements of a brush-like regenerator 105 which is modified compared to the embodiments according to FIGS. 3, 4 and 5 and which contains a heat-storing pack 106 through which working medium can flow radially and with a large number of pin-shaped storage elements arranged next to one another, which are arranged in one circular bracket 108 are attached free-standing, wire sections can be provided as storage elements, the bracket 108 can consist of individual plate segments or, as assumed in the embodiments shown, be made in one piece. 6 can be attached to the guide element 71 or, as shown in FIGS. 7 and 8, to the cylinder cover 3.
  • FIG. 8 also shows a modified displacement device 110 with a guide element 111 which is rotatably arranged at a distance from the cylinder wall and which is at the same time designed as a rotor of an axial fan.
  • the guide element 111 which one on its
  • Has peripheral part formed blades 113 can be coupled to the drive unit 77 via a central, cage-like connection part 112.
  • the working medium heated in the first working space 14 can be sucked through the peripheral passage opening 75 into the second working space 15 and conveyed back through the central passage opening 73 into the first working space 14.
  • the working medium can also be sucked through the central opening 73 and conveyed back through the peripheral opening 75.
  • FIG. 9 shows a further modified displacement device 115 with a guide element 116 which is rotatably arranged at a distance from the cylinder wall and which, with the radially flowable regenerator 78 mounted thereon, forms a rotor which can be coupled to the drive unit 77 and a fan arrangement which can be flown through the central passage opening 73.
  • FIG. 10 shows a hot gas engine which differs from the embodiment according to FIG. 1 by a modified heating device 118 for heating the working medium located in the first working space 14 and a modified working piston 119.
  • the heating device 118 contains an injection arrangement 121, which can be connected to a source 120 of any fluid, hot heating medium and can be actuated for introducing the hot heating medium into the first working space 14.
  • the heating medium is supercritically hot water vapor assumed.
  • the injection arrangement 121 contains at least one injection element 122 which passes through the cylinder wall and is designed as a heating element and which is connected to a supply line 124 for the heating means is connected and opens into the first working space 14 above the top dead center position of the working piston 119, the injection arrangement 121 is connected to a control device, not shown, which uses control means known per se, for example, by a specific angular position of the crankshaft 11 derived control signals, e.g. shortly before or after the end of the compression phase, can be influenced in the sense of a cyclical injection of the heating medium.
  • the heating medium cooled during injection is released at the end of the expansion process, together with the excess amount of working medium, through the discharge arrangement 47
  • the working piston 119 which is unheated in this embodiment, can be of any conventional design and can be coupled to the drive arrangement 10 via a correspondingly simple piston rod 123.
  • the embodiment described enables an advantageously simple, compact design of the hot gas engine and a directly effective and thus particularly efficient
  • a corresponding injection arrangement 121 can also be provided in one of the embodiments described above with heatable working pistons 4 or 82, for example as an additional heating device which can be switched on or off continuously.

Abstract

The invention relates to a hot-air engine comprising a cylinder (2), a working piston (4), which together with the cylinder cover (3) delimits a cylindrical chamber (6) for receiving a working medium, a displacement piston (17), which subdivides the cylindrical chamber (6) into a first and a second working chamber (14 and 15), in addition to a heating device (31) for heating the working medium in the first working chamber (14) and a cooling device (44) for cooling the heated working medium. The working chambers (14 and 15) communicate with one another by means of a regenerator (57) located in the displacement piston (17). The heating device (31) comprises a heating surface (28) that is configured on the front face (22) of the working piston (4) and a heating system (29) that is allocated to the working piston (4). The cooling device (44) contains an injection unit (46) for introducing condensed working medium into the first working chamber (14). This design permits an improved heat supply to the working medium contained in the cylinder and direct cooling of said medium, whilst at the same time achieving a simpler, more compact construction of the hot-air engine.

Description

HeissgaskraütmaschineHeissgaskraütmaschine
Die Erfindung betrifft eine Heissgaskraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hot gas engine according to the preamble of claim 1.
Eine Heissgaskraftmaschine der genannten Art ist aus der DE 25 22 711 AI bekannt. Die bekannte Kraftmaschine, ein Stirling-Motor , enthält einen Zylinder, in dem ein mit einem Kurbelantrieb verbundener Arbeitskolben und ein mit dem gleichen Antrieb verbundener Verdrängerkolben relativ zueinander hin und her verschiebbar angeordnet sind. Der Verdrängerkolben unterteilt den Zylinderraum in einen durch den Zylinderdeckel begrenzten ersten Arbθitsraum und einen durch den Arbeitskolben begrenzten zweiten Arbeitsraum. Die Arbeitsräume sind über je einen in der Zylinderwand vorgesehenen Durchtritt an einen äusseren Verbindungskanal angeschlossen, der eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Arbeitsmediums im ersten Arbeitsraum und eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Arbeitsmediums im zweiten Arbeitsraum sowie einen zwischen der Heizeinrichtung und der Kühleinrichtung angeordneten Regenerator enthält.A hot gas engine of the type mentioned is known from DE 25 22 711 AI. The known engine, a Stirling engine, contains a cylinder in which a working piston connected to a crank drive and a displacement piston connected to the same drive are arranged such that they can be moved back and forth relative to one another. The displacement piston divides the cylinder space into a first working space delimited by the cylinder cover and a second working space delimited by the working piston. The work rooms are each connected via a passage provided in the cylinder wall to an outer connecting duct, which contains a heating device for heating the working medium in the first working room and a cooling device for cooling the working medium in the second working room, as well as a regenerator arranged between the heating device and the cooling device.
Um eine optimale Ausbeute der zugeführten Wärme, ausgedrückt durch den thermischen Wirkungsgrad, zu erzielen, wird im Allgemeinen eine möglichst grosse Differenz zwischen den Temperaturen des Arbeitsmittels im heissen ersten Arbeitsraum und im kalten zweiten Arbeitsraum angestrebt. Als nachteilig wird angesehen, dass bei herkömmlichen Heissgaskra t aschinen der genannten Art jeweils auch innerhalb der Zylinderwand und innerhalb der Wände der wärmeübertragenden Komponenten entsprechende Temperaturdifferenzen auftreten, welche schwerwiegende, wechselnde thermische Belastungen dieser Komponenten verursachen und damit die Einsatzdauer solcher Komponenten erheblich beeinträchtigen können. Bei derartigen Ausführungen muss daher eine auf eine zulässige Beanspruchung dieser Komponenten abgestimmte, eingeschränkte Temperaturdifferenz gewählt und damit eine entsprechende Begrenzung des erzielbaren thermischen Wirkungsgrades in Kauf genommen werden.In order to achieve an optimal yield of the heat supplied, expressed by the thermal efficiency In general, the greatest possible difference between the temperatures of the working fluid in the hot first working space and in the cold second working space is aimed for. It is considered a disadvantage that in conventional hot gas machines of the type mentioned, corresponding temperature differences also occur within the cylinder wall and within the walls of the heat-transferring components, which cause serious, changing thermal loads on these components and thus can considerably impair the service life of such components. In the case of such designs, a limited temperature difference which is matched to a permissible load on these components must therefore be selected, and a corresponding limitation of the achievable thermal efficiency must therefore be accepted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere in dieser Hinsicht verbesserte, weiterentwickelte Heissgaskraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide a particularly improved in this respect, further developed hot gas engine of the type mentioned, in which the above disadvantages do not occur.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelös ,According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1,
Die Vorteile der Erfindung sind im Wesentlichen in einer einfachen und im Vergleich zu bisherigen Ausführungen verbesserten Wärmezuführung an das im Zylinder enthaltene Arbeitsmedium und in einer durch die Einspritzung eines verflüssigten Arbeitsmediums erzielbaren direkten Kühlung des im Zylinder enthaltenen Arbeitsmediums sowie in einem dadurch erzielbaren höheren thermischen Wirkungsgrad zu sehen, Die erfindungsgemässe Ausführung ermöglicht zudem eine einfachere, kompakte und kostengünstige Bauweise der Heissgaskraftmaschine sowie einen wesentlich e fizienteren Betrieb dieser Maschine.The advantages of the invention are essentially in a simple and, compared to previous versions, improved heat supply to the working medium contained in the cylinder and in a direct cooling of the working medium contained in the cylinder which can be achieved by the injection of a liquefied working medium and in a higher thermal efficiency which can be achieved thereby see, the design according to the invention also enables a simpler, compact and inexpensive construction of the Hot gas engine and a much more efficient operation of this machine.
In den abhängigen Ansprüchen sind Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung wird anhand von in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellten Äusführungsbeispielen erläutert, Es zeigen:The invention is explained on the basis of exemplary embodiments shown schematically in the accompanying drawings, in which:
Fig.l eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Heissgaskraftmaschine in einem Längsschnitt,1 shows a first embodiment of a hot gas engine according to the invention in a longitudinal section,
Fig.2 Einzelheiten einer Heissgaskraftmaschine gemäss Fig.l in einer zweiten Ausführungsform,2 details of a hot gas engine according to Fig.l in a second embodiment,
Fig.3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Heissgaskraftmaschine in einem Längsschnitt,3 shows a third embodiment of a hot gas engine according to the invention in a longitudinal section,
Fig.4 eine teilweise dargestellte4 shows a partially shown
Heissgaskraftmaschine gemäss Fig,3 in einer vierten Ausführungsform,Hot gas engine according to FIG. 3 in a fourth embodiment,
Fig.5 eine teilweise dargestellte Heissgaskraftmaschine gemäss Fig.3 in einer fünften Ausführungsform,5 shows a partially illustrated hot gas engine according to FIG. 3 in a fifth embodiment,
Fig.6-9 Einzelheiten einer Heissgaskraftmaschine gemäss Fig.3, je in einer abgewandelten Ausführungsform, und Fig.10 eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Heissgaskra tmaschine in einem Längsschnitt.Fig.6-9 details of a hot gas engine according to Fig.3, each in a modified embodiment, and 10 shows a sixth embodiment of a hot gas machine according to the invention in a longitudinal section.
In der Figur 1 ist ein Stirling-Heissgasmotor dargestellt, der ein Gehäuse 1, einen Zylinder 2 mit einem Zylinderdeckel 3, einen im Zylinder 2 verschiebbar angeordneten Arbeitskolben 4 und eine zwischen diesem und dem Zylinderdeckel 3 angeordnete Verdrängungseinrichtung 5 enthält, Der Arbeitskolben 4, der mit dem Zylinderdeckel 3 einen zur Aufnahme eines beliebigen1 shows a Stirling hot gas engine, which contains a housing 1, a cylinder 2 with a cylinder cover 3, a working piston 4 arranged displaceably in the cylinder 2, and a displacement device 5 arranged between the latter and the cylinder cover 3, the working piston 4, the with the cylinder cover 3 one for receiving any
Arbeitsmediums, z,B, Luft, Helium oder dgl , , bestimmten Zylinderraum 6 begrenzt, ist über eine hohle Kolbenstange 7 und eine daran angelenkte Pleuelstange 8 mit einer Antriebsanordnung 10 koppelbar, welche eine im Gehäuse 1 gelagerte Kurbelwelle 11 mit einem Schwungrad 12 enthält. Die Kurbelwelle 10 kann mit einer beliebigen Arbeitsmaschine, z.B. einem nicht dargestellten Generator, gekuppelt werden. Die Kolbenstange 7 ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Kreuzkopf 13 axial verschiebbar geführt, Der Zylinder 2 ist mit dem Gehäuse 1 und dem Zylinderdeckel 3 mittels Schrauben 19 verbunden. Der Zylinder 2 und/oder der Zylinderdeckel 3 können darstellungsgemäss je mit einer wärmedämmenden Isolierschicht 20 versehen sein.Working medium, for example, air, helium or the like, limited cylinder space 6, can be coupled via a hollow piston rod 7 and a connecting rod 8 articulated thereon to a drive arrangement 10 which contains a crankshaft 11 mounted in the housing 1 with a flywheel 12. The crankshaft 10 can be used with any work machine, e.g. a generator, not shown, are coupled. The piston rod 7 is axially displaceably guided in a crosshead 13 connected to the housing 1. The cylinder 2 is connected to the housing 1 and the cylinder cover 3 by means of screws 19. The cylinder 2 and / or the cylinder cover 3 can each be provided with a heat-insulating layer 20 as shown.
Die Verdrängungseinrichtung 5, die den Zylinderraum 6 in einen dem Arbeitskolben 4 zugewandten ersten Arbeitsraum 14 und einen dem Zylinderdeckel 3 zugewandten zweiten Arbeitsraum 15 unterteilt, enthält einen Verdrängerkolben 17, der über eine im Zylinderdeckel 3 geführte zweite Kolbenstange 16 mit einer auf dem Zylinderdeckel 3 angebrachten, für sich ansteuerbaren Antriebsvorrichtung 18 relativ zum Arbeitskolben 4 verschiebbar gekoppelt ist. Die Antriebsvorrichtung 18 kann einen elektrisch oder, wie beim dargestellten Beispiel angenommen, pneumatisch betriebenen Motor enthalten, der über an sich bekannte, nicht dargestellte Steuermittel, z.B. durch jeweils von einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle 11 abgeleitete Steuersignale, beeinflussbar ist .The displacement device 5, which divides the cylinder space 6 into a first working space 14 facing the working piston 4 and a second working space 15 facing the cylinder cover 3, contains a displacement piston 17, which is attached to the cylinder cover 3 via a second piston rod 16 guided in the cylinder cover 3 , for controllable drive device 18 is coupled to be displaceable relative to the working piston 4. The drive device 18 can be an electric one or, as assumed in the example shown, contain a pneumatically operated motor, which can be influenced by known control means, not shown, for example by control signals derived from a specific angular position of the crankshaft 11.
Der Arbeitskolben 4 ist als Hohlkörper mit einem Hohlraum 21 ausgeführt, der durch eine dem ersten Arbeitsraum 14 zugewandte Stirnwand 22, eine Umfangswand 23 und eine mit der hohlen Kolbenstange 7 verbundene Bodenpartie 24 begrenzt ist, wobei zumindest die Stirnwand 22 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B, einer Aluminiumlegierung, besteht. Die Stirnwand 22 und die Bodenpartie 24 können darstellungsgemäss als biegesteife Platten ausgeführt sein, welche mit einem die Umfangswand 23 bildenden Ring mit U-förmigem Querschnitt verschraubt sind .The working piston 4 is designed as a hollow body with a cavity 21 which is delimited by an end wall 22 facing the first working chamber 14, a peripheral wall 23 and a bottom part 24 connected to the hollow piston rod 7, at least the end wall 22 being made of a material with high thermal conductivity , e.g. B, an aluminum alloy. The end wall 22 and the bottom part 24 can, as shown, be designed as rigid plates which are screwed to a ring with the U-shaped cross section forming the peripheral wall 23.
Die Bodenpartie 24 enthält einen gegen die hohle Kolbenstange 7 offenen Durchläse 25 für ein in den Hohlraum 21 mündendes, -zum Zuführen eines fluidenThe bottom part 24 contains a passage 25, which is open against the hollow piston rod 7, for a fluid outlet opening into the cavity 21
Betriebsmediums bestimmtes Leitungsorgan 32 in Form eines die Kolbenstange 7 in Längsrichtung durchsetzenden Innenenrohres, welches mit der Wandung der Kolbenstange 7 einen gegen den Hohlraum 21 offenen Verbindungskanal 38 zum Abführen des Betriebsmediums begrenzt, Das Leitungsorgan 32 ist über eine diekWandung der Kolbenstange 7 durchsetzende erste Anschlusspartie 33 und eine Leitungsanordnung 30, die einen beweglichen Leitungsabschnitt 34 enthält, mit einem ortsfesten Anschlussorgan für das Betriebsmedium koppelbar, Der Verbindungskanal 38 ist über eine in der Wandung der Kolbenstange 7 vorgesehene zweite Anschlusspartie 39 und einen beweglichen Leitungsabschnitt 40 mit einem ortsfesten Anschlussorgan für das abzuführende Betriebsmedium koppelbar, Die Umfangswand 23, die Bodenpartie 24 und die Kolbenstange 7 können je mit mindestens einer Schicht 26 aus einem wärmedämmenden Material, z. B, Glaswolle oder dgl . , ausgekleidet sein, Das Leitungsorgan 32, welches mit einer entsprechenden wärmedämmenden Aussenisolierung versehen sein kann, ist als Element einer Heizeinrichtung 31 zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum 14 befindlichen Arbeitsmediums ausgebildet .Operating medium specific management body 32 in the form of a piston rod 7 extending through in the longitudinal direction of the inner tube which delimits with the wall of piston rod 7 an open against the cavity 21 connecting channel 38 for discharging the working medium, the management body 32 is a k wall of the piston rod 7 passes through the first Connection part 33 and a line arrangement 30, which contains a movable line section 34, can be coupled to a fixed connection element for the operating medium. The connecting channel 38 is connected to a second connection part 39 provided in the wall of the piston rod 7 and a movable line section 40 to a Fixed connection element for the operating medium to be discharged can be coupled. The peripheral wall 23, the bottom part 24 and the piston rod 7 can each be provided with at least one layer 26 made of a heat-insulating material, eg B, glass wool or the like , Lined, The line member 32, which may be provided with a corresponding heat-insulating outer insulation, is designed as an element of a heating device 31 for heating the working medium located in the first working space 14.
Die Heizeinrichtung 31 umfasst ein am Arbeitskolben 4 ausgebildetes Heizorgan mit einer gegen den ersten Arbeitsraum 14 gerichteten Heizfläche 28 und eine Beheizungsanordnung 29 für dieses Heizorgan, Die Heizfläche 28 ist an der als Heizorgan vorgesehenen Stirnwand 22 des Arbeitskolbens 4 ausgebildet, Die Beheizungsanordnung 29 enthält eine dem Hohlraum 21 des Arbeitskolbens 4 zugeordnete ortsfeste Speiseeinheit 35 mit einer an eine Wärmequelle 36 angeschlossenen Speiseleitung 37 für ein fluides Wärmeübertragungsmittel, Als Wärmequelle kann z. B, ein Brenner vorgesehen sein, dessen Verbrennungsprodukt als Wärmeübertragungsmittel dient. Die Speiseleitung 37 ist über die Leitungsanordnung 30 mit dem Leitungsorgan 32 koppelbar, welches eine sichere Zuführung desThe heating device 31 comprises a heating element formed on the working piston 4 with a heating surface 28 directed towards the first working space 14 and a heating arrangement 29 for this heating element. The heating surface 28 is formed on the end wall 22 of the working piston 4 provided as a heating element. The heating arrangement 29 contains one of the heating elements 29 Cavity 21 of the working piston 4 assigned stationary feed unit 35 with a feed line 37 connected to a heat source 36 for a fluid heat transfer medium. B, a burner may be provided, the combustion product of which serves as a heat transfer medium. The feed line 37 can be coupled via the line arrangement 30 to the line member 32, which ensures that the
Wärmeübertragungsmittels in den Hohlraum 21 gewährleistet, wobei über die beheizte Stirnwand 22 stetig Wärme an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmedium abgegeben wird. Das im Hohlraum 21 abgekühlte Wärmeübertragungsmittel wird durch denHeat transfer medium ensured in the cavity 21, wherein heat is continuously given off to the working medium located in the first working space 14 via the heated end wall 22. The cooled in the cavity 21 heat transfer medium is by the
Verbindungskanal 38 abgeführt und kann über eine mit dem Leitungsabschnitt 40 koppelbare Abführleitung 41 an die Umgebung oder, wie dargestellt, an einen in der Speiseeinheit 35 vorhandenen Sammler 42 abgegeben werden . Die Leitungsabschnitte 34 und 40 können darstellungsgemäss je einen flexiblen Metallschlauch enthalten, •Connection channel 38 is discharged and can be discharged via a discharge line 41 which can be coupled to the line section 40 to the environment or, as shown, to a collector 42 present in the feed unit 35. As shown, the line sections 34 and 40 can each contain a flexible metal hose,
Für die zum Betrieb der Heissgaskraftmaschine erforderliche Kühlung des erwärmten Arbeitsmediums ist eine dem ersten Arbeitsraum 14 zugeordnete Kühleinrichtung 44 vorgesehen. Diese umfasst eine an eine Speichereinheit 45 für verflüssigtes Arbeitsmedium anschliessbare , für sich ansteuerbare Einspritzvorrichtung 46 zum Einführen einer bestimmten Menge des als Kühlmittel verwendeten ver lüssigten Arbeitsmediums in den ersten Arbeitsraum 14 und eine Ableitanordnung 47 zum Abführen einer beim Einspritzvorgang anfallenden überschüssigen Menge des Arbeitsmediums aus dem ersten Arbeitsraum 14. AlsA cooling device 44 assigned to the first working space 14 is provided for the cooling of the heated working medium required for operating the hot gas power engine. This comprises an injection device 46, which can be connected to a storage unit 45 for liquefied working medium and can be controlled by itself, for introducing a certain amount of the liquefied working medium used as coolant into the first working space 14 and a discharge arrangement 47 for discharging an excess amount of the working medium which arises during the injection process first work room 14. As
Kühlmittel kann, wie bei der beschriebenen Ausführung angenommen, das für den Arbeitsprozess verwendete Arbeitsmedium oder, nach einer anderen möglichen Ausführung, ein gleichartiges zweites Ärbeitsmedium vorgesehen sein.As assumed in the embodiment described, coolant can be the working medium used for the working process or, according to another possible embodiment, a similar second working medium.
Die Einspritzvorrichtung 46 enthält ein die Zylinderwand durchsetzendes Einpritzorgan 48, das zwischen der dargestellten oberen Totpunktlage des Arbeitskolbens 4 und der gestrichelt angedeuteten unteren Totpunktlage des Verdrängerkolbens 17 in den ersten Arbeitsraum 14 mündet. Die Einspritzvorrichtung 46 ist ferner an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung angeschlossen, welche über an sich bekannte Steuermittel, z, B, durch jeweils von einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle 11 abgeleitete Steuersignale, im Sinne einer taktmässigenThe injection device 46 contains an injection element 48 which penetrates the cylinder wall and which opens into the first working chamber 14 between the illustrated top dead center position of the working piston 4 and the bottom dead center position of the displacer 17 indicated by dashed lines. The injection device 46 is also connected to a control device, not shown, which, via control means known per se, for example, by control signals derived from a specific angular position of the crankshaft 11, in the sense of a cyclical
Betätigung der Einspritzvorrichtung 46 beeinflussbar ist, Die Ableitanordnung 47 enthält eine die Zylinderwand durchsetzende Austrittsleitung 49, die oberhalb der in der Zeichnung gestrichelt angedeuteten unteren Totpunktlage des Arbeitskolbens 4 an den ersten Arbeitsraum 14 angeschlossen ist, Die Austrittsleitung 49 kann ins Freie geführt oder, wie dargestellt, an einen Sammler 50 für das überschüssige Ärbeitsmedium angeschlossen sein. Es sind auch Ausführungen möglich, bei denen zwei oder mehrere, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Einspritzleitungen 48 und/oder Austrittsleitungen 49 vorgesehen sind.Actuation of the injection device 46 can be influenced. The discharge arrangement 47 contains an outlet line 49 which passes through the cylinder wall and which is above the line shown in FIG the bottom dead center position of the working piston 4, indicated by dashed lines, is connected to the first working space 14. The outlet line 49 can be led outside or, as shown, connected to a collector 50 for the excess working medium. Designs are also possible in which two or more injection lines 48 and / or outlet lines 49 are provided which are offset with respect to one another in the circumferential direction.
Der Verdrängerkolben 17 ist als Hohlkörper ausgebildet, der einen schalenför igen Unterteil 51 und eine Deckplatte 53 aufweist. Die Deckplatte 53 ist auf einem vom Unterteil 51 abstehenden zentralen Absatz durch einen mit diesem verschraubbaren Endabschnitt der zweiten Kolbenstange 16 gehalten, Der Unterteil 51 und dieThe displacement piston 17 is designed as a hollow body which has a shell-shaped lower part 51 and a cover plate 53. The cover plate 53 is held on a central shoulder protruding from the lower part 51 by an end section of the second piston rod 16 which can be screwed to it, the lower part 51 and the
Deckplatte 53 sind je mit mehreren Durchtrittsöffnungen 55 für das Arbeitsmedium versehen. Im Unterteil 51 ist eine vom Arbeitsmedium durchströmbaren Einlage 56 aus einem regenerativ wärmespeichernden Material angeordnet,Cover plate 53 are each provided with a plurality of through openings 55 for the working medium. In the lower part 51 there is an insert 56 through which the working medium can flow and made of a regeneratively heat-storing material.
Als Einlage 56 kann ein aus mehreren Windungen bestehender loser Wickel eines bandförmigen Drahtsiebes oder, wie bei der dargestellten Ausführung angenommen, eine aus entsprechenden, konzentrisch angeordneten ringförmigen Bandabschnitten bestehende lose Packung vorgesehen sein, die sich über den ganzen Unterteil 51 erstreckt. Die Einlage 56 bildet somit einen zusammenhängenden, in den Verdrängerkolben 17 integrierten Regenerator 57, der jeweils dem erwärmten Ärbeitsmedium beim Durchgang aus dem ersten Arbeitsraum 14 in den zweiten Arbeitsraum 15 Wärme entzieht und diese Wärme dem Arbeitsmedium wieder zuführt, wenn es in den ersten Arbeitsraum 14 zurückströmt. Der Regenerator 57 erstreckt sich im Wesentlichen über den Querschnitt des Zylinderraums 6, so dass eine entsprechend grosse Speicherkapazität erzielbar ist,The insert 56 can be a loose winding of a band-shaped wire screen consisting of several turns or, as assumed in the embodiment shown, a loose packing consisting of corresponding, concentrically arranged ring-shaped band sections, which extends over the entire lower part 51. The insert 56 thus forms a coherent regenerator 57 integrated in the displacement piston 17, which in each case extracts heat from the heated working medium as it passes from the first working space 14 into the second working space 15 and supplies this heat to the working medium again when it enters the first working space 14 flowing back. The regenerator 57 extends essentially over the cross section of the Cylinder space 6, so that a correspondingly large storage capacity can be achieved,
Beim vorstehend beschriebenen Stirling-Heissgasmotor wird die dem Arbeitskolben 4 von aussen zugeführte Wärme innerhalb des Motors stetig an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmedium abgegeben, Die während der Kompressionsphase des Arbeitsprozesses erforderliche Kühlung des stetig erwärmten Arbeitsmediums wird durch die dem ersten Arbeitsraum 14 zugeordnete Einspritzvorrichtung 46 gewährleistet. Die während der Expansionsphase benötigte Wärme wird dem Arbeitsmedium stetig durch den Arbeitskolben 4 zugeführt. Die im Motor isochor ausgetauschte Wärme wird vom Regenerator 57 am Ende der Kompressionsphase an das Arbeitsmedium durch Verdrängung abgegeben und am Ende der Expansionsphase übernommen. Der Arbeitskolben 4 kann mit oder ohne Dichtungsmittel ausgeführt sein.In the Stirling hot gas engine described above, the heat supplied to the working piston 4 from the outside is continuously released within the engine to the working medium located in the first working space 14. The cooling of the continuously heated working medium required during the compression phase of the working process is performed by the injection device assigned to the first working space 14 46 guaranteed. The heat required during the expansion phase is continuously supplied to the working medium through the working piston 4. The heat exchanged isochorously in the engine is released by the regenerator 57 at the end of the compression phase into the working medium by displacement and taken over at the end of the expansion phase. The working piston 4 can be designed with or without a sealant.
Aus der beschriebenen Ausführung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, Die an der Stirnwand 22 des Arbeitskolbens 4 ausgebildete Heizfläche 28 ermöglicht eine über den ganzen Zylinderquerschnitt v/irksame und damit besonders effiziente Wärmeübergabe, welche durch die Bewegungen des Arbeitskolbens 4 und durch Turbulenzen des Arbeitsmediums noch zusätzlich begünstigt wird, Durch die Einspritzvorrichtung 46 ist eine entsprechend vorteilhafte, zumindest im ersten Arbeitsraum 14 direkt wirksame und damit besonders effiziente Kühlung des Arbeitsmediums erzielbar, welche ebenfalls durch die Bewegungen des Arbeitskolbens 4 und durch Turbulenzen des Arbeitsmediums zusätzlich begünstigt wird. Beim Einspritzen eines verflüssigten Gases, welches im Arbeitsraum 14 verdampft und damit zugleich als Arbeitsmedium fungiert, wird das Arbeitsmedium stark abgekühlt, wobei am Anfang der Kompressionsphase ein Unterdruck entstehen kann, der die Bewegung des Arbeitskolbens 4 begünstigt. Durch die Verdampfung des eingespritzten Arbeitsmediums und die stetige Erwärmung des gesamten Arbeitsmediums ensteht am Ende derFrom the described embodiment there are a number of advantages. The heating surface 28 formed on the end wall 22 of the working piston 4 enables heat to be transferred v / ir over the entire cylinder cross section and is therefore particularly efficient, which is still caused by the movements of the working piston 4 and by turbulence of the working medium The injection device 46 also provides a correspondingly advantageous cooling of the working medium, which is effective at least in the first working space 14 and is therefore particularly efficient, which is also further favored by the movements of the working piston 4 and by turbulence of the working medium. When a liquefied gas is injected, which evaporates in the working space 14 and thus simultaneously functions as the working medium, the working medium becomes strong cooled, at the beginning of the compression phase, a negative pressure can develop, which favors the movement of the working piston 4. Due to the evaporation of the injected working medium and the constant heating of the entire working medium, the end result is
Kompressionsphase ein entprechend erhöhter Druck, v/odurch die Ausbeute der dem Motor zugeführten Wärme zusätzlich verbessert werden kann. Am Ende des Expansionsvorgangs wird die überschüssige Menge des Arbeitsmediums entsprechend dem im Motor beim Kompressionsbeginn herrschenden Druck ausgelassen, Die beschriebene. Ausführung ermöglicht, insbesondere in Verbindung mit dem im Verdrängerkolben 17 ausgebildeten, über den Zylinderquerschnitt sich erstreckenden Regenerator 57, eine vorteilhaft einfache, kompakte Bauweise des Heissgasmotors .Compression phase a correspondingly increased pressure, v / or by the yield of the heat supplied to the engine can be further improved. At the end of the expansion process, the excess amount of the working medium is released in accordance with the pressure prevailing in the engine at the start of the compression. Design enables, in particular in connection with the regenerator 57 formed in the displacement piston 17 and extending over the cylinder cross section, an advantageously simple, compact construction of the hot gas engine.
Im Übrigen ist die Arbeitsweise einer Heissgaskraftmaschine dem Fachmann allgemein bekannt (z.B. DE 25 22 711 AI), so dass auf diesbezügliche nähere Erläuterungen verzichtet wird.Incidentally, the operation of a hot gas engine is generally known to the person skilled in the art (e.g. DE 25 22 711 AI), so that further explanations in this regard are dispensed with.
In den Zeichnungsfiguren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in the drawing figures.
Die Fig,2 zeigt Teile der Ausführung nach Fig.l und eine modifizierte Heizeinrichtung 61 mit einem im Hohlraum 21 des Arbeitskolbens 4 angebrachten katalytischen2 shows parts of the embodiment according to FIG. 1 and a modified heating device 61 with a catalytic catalytic converter installed in the cavity 21 of the working piston 4
Heizaggregat 62, welches über das Leitungsorgan 32 und die Leitungsanordnung 30 an eine in einer Speiseeinheit 63 vorhandene Quelle 64 eines Brennstoffs, z. B. Wasserstoff, und über ein Leitungsorgan 65 einer zusätzlichen Leitungsanordnung 66 an eine in derHeating unit 62, which via the line member 32 and the line arrangement 30 to a source 64 in a supply unit 63 of a fuel, for. B. hydrogen, and via a line member 65 of an additional line arrangement 66 to one in the
Speiseeinheit 63 vorhandene Quelle 67 eines Reaktionsoder Oxidationsmittels anschliessbar ist, Die beim katalytischen Prozess anfallenden Prozessprodukte können durch den die Leitungsorgane 32 und 65 umgebenden Verbindungskanal 38 und die Abführleitung 41 an die Atmosphäre abgegeben oder, wie dargestellt, einem Sammler 68 zugeführt werden.Feed unit 63 existing source 67 of a reaction or oxidizing agent can be connected Process products resulting from the catalytic process can be released into the atmosphere through the connecting duct 38 surrounding the line members 32 and 65 and the discharge line 41 or, as shown, can be fed to a collector 68.
Bei der Ausführung nach Fig.2 wird die an das Arbeitsmedium zu übertragende Wärme innerhalb des Motors, in unmittelbarer Nähe der zu beheizenden Stirnwand 22 erzeugt, Mit der auf relativ einfache Weise steuerbaren Heizeinrichtung 61 ist daher eine besonders effiziente Wärmeübertragung erzielbar, Es sind noch zahlreiche weitere, nicht dargestellte Ausführungen mit entsprechend einfach steuerbaren Heizeinrichtungen möglich. So kann im Hohlraum 21 des Arbeitskolbens 4 ein an eine ortsfeste Stromquelle anschliessbares elektrisches Heizelement oder ein an eine ortsfeste Steuervorrichtung anschliessbares Heizaggregat vorgesehen sein, welches eine nukleare Wärmequelle enthält.In the embodiment according to FIG. 2, the heat to be transferred to the working medium is generated within the engine, in the immediate vicinity of the end wall 22 to be heated. A particularly efficient heat transfer can therefore be achieved with the heating device 61, which can be controlled in a relatively simple manner. There are still numerous further designs, not shown, are possible with correspondingly easily controllable heating devices. For example, an electrical heating element that can be connected to a stationary power source or a heating unit that can be connected to a stationary control device that contains a nuclear heat source can be provided in the cavity 21 of the working piston 4.
Die Figur 3 zeigt einen Heissgasmotor , der sich von der Ausführung nach Fig.l nur durch eine modifizierteFIG. 3 shows a hot gas engine, which differs from the embodiment according to FIG. 1 only by a modified one
Verdrängungseinrichtung 70 unterscheidet. Die folgende Beschreibung beschränkt sich daher im Wesentlichen auf die entsprechenden Unterschiede. DieDisplacement device 70 differs. The following description is therefore essentially limited to the corresponding differences. The
Verdrängungseinrichtung 70 umfasst ein im Zylinderraum 6 ortsfest angeordnetes schalenartiges Leitelement 71 und eine dynamische Fördervorrichtung 72, die zum Verdrängen des Arbeitsmediums aus dem ersten Arbeitsraum 14 in den zweiten Arbeitsraum 15 und zum Zurückführen des verdrängten Arbeitsmediums in den ersten Arbeitsraum 14 bestimmt ist. Das Leitelement 71 ist mit einer die Arbeitsräume 14 und 15 verbindenden zentralen Durchtrittsö fnung 73 und mit einer gegen den ersten Arbeitsraum 14 abstehenden Umfangspartie ausgeführt, welche mit der Zylinderwand eine die Arbeitsräume 14 und 15 verbindende ringförmige, periphere Durchtrittsöffnung 75 für das Arbeitsmedium begrenzt. Die Fördervorrichtung 72 enthält einen im zweiten Arbeitsraum 15 angeordneten Ventilator, darstellungsgemäss einen durch die zentrale Durchtrittsö fnung 73 anströmbaren Radialventilator 76, der über eine Welle 79 mit einer auf dem Zylinderdeckel 3 angebrachten Antriebseinheit 77 gekoppelt ist.Displacement device 70 comprises a shell-like guide element 71 which is arranged in a stationary manner in the cylinder space 6 and a dynamic conveying device 72 which is intended for displacing the working medium from the first working space 14 into the second working space 15 and for returning the displaced working medium into the first working space 14. The guide element 71 is designed with a central passage opening 73 connecting the working spaces 14 and 15 and with a peripheral portion protruding from the first working space 14, which, with the cylinder wall, delimits an annular, peripheral passage opening 75 for the working medium that connects the working spaces 14 and 15. The conveying device 72 contains a fan arranged in the second working space 15, as shown a radial fan 76 which can be flowed through through the central passage opening 73 and which is coupled via a shaft 79 to a drive unit 77 mounted on the cylinder cover 3.
Die Antriebseinheit 77 kann, wie bei der vorliegenden Ausführung angenommen, einen Elektromotor enthalten. Das Leitelement 71 kann über eine Anzahl, z. B. drei, über seinen Umfang verteilt angeordnete Halteelemente im Zylinder 2 befestigt sein. Als Halteelemente können Stellschrauben oder, wie dargestellt, vom Leitelement 71 abstehende Rippen 74 vorgesehen sein, die in beliebiger, nicht dargestellter Weise an der Zylinderwand gehalten sind. Das Leitelement 71 kann auch über beliebige, nicht dargestellte Haltemittel mit dem Zylinderdeckel 3 zu einer Einbaueinheit verbunden sein.The drive unit 77, as assumed in the present embodiment, may include an electric motor. The guide element 71 can have a number, for. B. three, arranged distributed over its circumference holding elements in the cylinder 2. Set screws or, as shown, ribs 74 protruding from the guide element 71 can be provided as holding elements, which are held on the cylinder wall in any manner not shown. The guide element 71 can also be connected to the cylinder cover 3 to form an installation unit by any holding means, not shown.
Im zweiten Arbeitsraum 15 ist ein den Ventilator 76 ringförmig umgebender Regenerator 78 angeordnet. Der Regenerator 78 enthält eine auf dem Leitelement 71 angebrachte, vom Arbeitsmedium radial durchströmbare wärmespeichernde Packung 69, welche, wie die Einlage 56 bei der Ausführung nach Fig.l, aus aufrecht stehend angeordneten, bandförmigen Abschnitten eines Drahtsiebes oder dgl , zusammengesetzt sein kann,A regenerator 78, which surrounds the fan 76 in a ring, is arranged in the second working space 15. The regenerator 78 contains a heat-storing packing 69 which is attached to the guide element 71 and can flow radially through the working medium and which, like the insert 56 in the embodiment according to FIG. 1, can be composed of upright, band-shaped sections of a wire screen or the like,
Der Ventilator 76 wird während des Betriebes des Heissgas otors kontinuierlich angetrieben, Das im ersten Arbeitsraum 14 stetig erwärmte Arbeitsmedium wird daher in einer permanenten Zirkulation durch die zentrale Durchtrittsöffnung 73 in den zweiten Arbeitsraum 15 angesaugt und durch die periphere Durchtrittsöf nung 75 in den ersten Arbeitsraum 14 zurück gefördert,The fan 76 is continuously driven during operation of the hot gas engine. The working medium, which is continuously heated in the first working space 14, is therefore in a permanent circulation through the central passage opening 73 into the second working space 15 sucked in and conveyed back into the first work space 14 through the peripheral passage opening 75,
Während der Kompressionsphase wird die benötigte Kühlung des Arbeitsmediums durch die Einspritzung des verflüssigten Arbeitsmediums erzielt, wodurch vorerst das gesamte im Zylinder 2 vorhandene Arbeitmedium und auch der Regenerator 78 gekühlt und anschliessend erwärmt werden, wobei der Druck im Zylinder 2 annähernd isotherm erhöht wird. Während der Expansionsphase wird die von aussen zugeführte Wärme an das Ärbeitmedium und an den Regenerator 78 abgegeben, wodurch Arbeit erzeugt und der Druck im Zylinder 2 annähernd isotherm gesenkt wird. Am Ende der Expansionsphase wird die überschüssige Menge des Arbeitsmediums entsprechend dem im Motor beim Kompressionsbeginn herrschenden Druck ausgelassen. DieDuring the compression phase, the required cooling of the working medium is achieved by injecting the liquefied working medium, as a result of which the entire working medium present in cylinder 2 and also the regenerator 78 are cooled and subsequently heated, the pressure in cylinder 2 being increased approximately isothermally. During the expansion phase, the heat supplied from the outside is released to the working medium and to the regenerator 78, as a result of which work is generated and the pressure in the cylinder 2 is reduced approximately isothermally. At the end of the expansion phase, the excess amount of working fluid is released in accordance with the pressure prevailing in the engine at the start of compression. The
Antriebseinheit 77 des Ventilators 76 kann unabhängig von der Antriebsanordnung 10 des Heissgasmotors betrieben und damit entsprechend einfach, ohne besondere Steuermittel, ausgeführt sein, Die ortsfeste Verdrängungseinrichtung 70 und der Regenerator 78 können mit relativ kleinenThe drive unit 77 of the fan 76 can be operated independently of the drive arrangement 10 of the hot gas engine and can therefore be designed in a correspondingly simple manner without special control means. The stationary displacement device 70 and the regenerator 78 can be of relatively small size
Abmessungen ausgeführt werden, welche eine besonders kompakte und einfache Bauweise des Heissgasmotors ermöglichen ,Dimensions are carried out which enable a particularly compact and simple construction of the hot gas engine,
Die Figur 4 zeigt Teile eines Heissgasmotors, der sich von der Ausführung nach Fig.3 durch eine modifizierteFIG. 4 shows parts of a hot gas engine which differs from the embodiment according to FIG. 3 by a modified one
Heizeinrichtung 81 zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum 14 befindlichen Arbeitsmediums und eine modifizierte Verdrängungseinrichtung 80 sowie durch einen modifizierten Arbeitskolben 82 und eine diesem zugeordnete, zeitweise oder ständig zuschaltbare Hilfseinrichtung 83 unterscheidet. Die folgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die entsprechenden Unterschiede. Die Heizeinrichtung 81 umfasst eine zur Abgabe einer gebündelten Sonnenstrahlung 84 ausgelegte Sonnenkollektoranlage 85 mit mindestens einem dem Zylinderdeckel 3 zugeordneten Anschlussorgan 86, welches zum Einführen mindestens eines Teils der gebündelten Sonnenstrahlung 84 in den ersten Arbeitsraum 14 bestimmt und darstellungsgemäss auf der Antriebseinheit 77 der Verdrängungseinrichtung 80 angebracht ist. Das Anschlussorgan 86 ist über eine Zuführleitung 87, die aus einem Bündel von Lichtleit asern bestehen kann, an einen Ausgang derHeating device 81 for heating the working medium located in the first working space 14 and a modified displacement device 80 as well as by a modified working piston 82 and an auxiliary device 83 assigned to it, which can be switched on temporarily or continuously. The following description is essentially limited to the corresponding differences. The heater 81 comprises a solar collector system 85 designed to emit concentrated solar radiation 84 with at least one connecting element 86 assigned to the cylinder cover 3, which is intended for introducing at least part of the concentrated solar radiation 84 into the first working space 14 and, as shown, is attached to the drive unit 77 of the displacement device 80. The connecting element 86 is via a feed line 87, which can consist of a bundle of optical fibers, to an output of the
Sonnenkollektoranlage 85 anschliessbar und enthält ein zum Einführen in den Zylinder 2 bestimmtes rohrförmiges Leitungselement 90 für die Sonnenstrahlung 84.Solar collector system 85 can be connected and contains a tubular line element 90 for solar radiation 84 intended for insertion into cylinder 2.
Der Ventilator 76 der Verdrängungseinrichtung 80 ist mit der Antxiebseinheit 77 über eine durchgehende Hohlwelle 88 koppelbar, welche zugleich zur berührungsfreien Aufnahme des Leitungselementes 90 bestimmt ist und damit einen gegen den ersten Arbeitsraum 14 gerichteten Austritt für die Sonnenstrahlung 84 umgibt. Das Leitungselement 90 kann mit einem für das Arbeitsmedium undurchlässigen, nicht dargestellten Verschlussteil aus einem transparenten Material, z.B. Glas oder dgl., versehen sein. Als Verschlussteil kann auch ein lichtbrechendes optisches Element, z. B. eine Streulinse oder dgl., vorgesehen sein.The fan 76 of the displacement device 80 can be coupled to the drive unit 77 via a continuous hollow shaft 88 which is at the same time intended for the contact-free reception of the line element 90 and thus surrounds an outlet for the solar radiation 84 directed against the first working space 14. The line element 90 can be provided with a closure part, not shown, made of a transparent material, e.g. Glass or the like. A refractive optical element, e.g. B. a lens or the like., Provided.
Durch die beschriebene Anordnung kann die gebündelte Sonnenstrahlung 84 ungehindert, ohne nennenswerte Erwärmung der Fördervorrichtung 72 und des im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmediums, durch die zentrale Durchtrittsoffnung 73 in den ersten Arbeitsraum 14 eingeführt und auf eine zentrale Partie des Arbeitskolbens 82 konzentriert werden, dessen Stirnwand 22 an einem relativ massiven Kopfteil ausgebildet ist. der aus einem wärmeabsorbierenden Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B, einem für hohe thermische Beanspruchungen geeigneten keramischen Werkstoff, besteht; Entsprechend kann die gespeicherte Wärme auf vorteilhaft effiziente, einfache Weise gleichmässig über die Stirnwand 22 verteilt und an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmittel abgegeben werden .By means of the arrangement described, the concentrated solar radiation 84 can be introduced unhindered, without significant heating of the conveying device 72 and the working medium located in the second working space 15, through the central passage opening 73 into the first working space 14 and concentrated on a central part of the working piston 82, the end wall thereof 22 is formed on a relatively solid head part. of a heat absorbing material with high thermal conductivity, for. B, a ceramic material suitable for high thermal stresses; Correspondingly, the stored heat can be distributed evenly over the end wall 22 in an advantageously efficient, simple manner and released to the working medium located in the first working space 14.
Die Sonnenkollektoranlage 85 kann, wie bei der vorliegenden Ausführung angenommen, ein an sich bekanntes fokussierendes System aus nicht dargestellten Hohlspiegeln enthalten, Die Sonnenkollektoranlage 85 kann ferner mindestens einen zusätzlichen Ausgang, darstellungsgemäss zwei weitere Ausgänge mit an diese anschliessbaren Zuführleitungen 87 aufweisen, welche je einem entsprechenden Anschlussorgan 86 einer weiteren, nicht dargestellten Heissgaskraf maschine zugeordnet sein könne .As assumed in the present embodiment, the solar collector system 85 can contain a focusing system, known per se, of concave mirrors, not shown Connection member 86 of a further, not shown, hot gas power machine can be assigned.
Die dem Arbeitskolben 82 zugeordnete Hilfseinrichtung 83 umfasst ein an eine Quelle eines beliebigen fluiden Wärmeübertragungsmittels anschliessbares, ortsfestes Wärmeaustauschsystem 93 zum Kühlen und/oder zum zusätzlichen Beheizen der Stirnwand 22. Das Wärmeaustauschsystem 93 enthält eine Wärmespeichereinheit 95 mit einem zur Aufnahme eines beliebigenThe auxiliary device 83 assigned to the working piston 82 comprises a stationary heat exchange system 93, which can be connected to a source of any fluid heat transfer medium, for cooling and / or for additional heating of the end wall 22. The heat exchange system 93 contains a heat storage unit 95 with one for receiving any one
Speichermediums bestimmten Speicherbehälter 96, der mit einer wärmedämmenden Isolierung versehen sein kann. Der Speicherbehälter 96 enthält einen als Kühl-/Heizschlange dargestellten Wärmeübertrager 97, dessen Ausgang über eine Pumpe 98 und eine Zuführleitung 99 für das Wärmeübertragungsmittel mit dem Leitungsorgan 32 verbunden ist und dessen Eingang mit einer an den Verbindungskanal 38 angeschlossenen Abführleitung 100 für das Wärmeübertragungsmittel verbunden ist. Der Wärmeübertrager 97 und der Hohlraum 21 sind somit in einem geschlossenen Kreislauf durchströmbar, wobei - je nach Betriebsphase - der Stirnwand 22 wahlweise Wärme entzogen oder zugeführt werden kann, Im Speicherbehälter 96 kann dem im Hohlraum 21 erwärmten Wärmeübertragungsmittel Wärme entzogen bzw. dem im Hohlraum abgekühlten Wärmeübertragungsmittel Wärme zugeführt werden, worauf das Wärmeübertragungsmittel wieder in den Hohlraum 21 gefördert wird. AlsStorage medium certain storage container 96, which may be provided with heat-insulating insulation. The storage container 96 contains a heat exchanger 97 shown as a cooling / heating coil, the output of which is connected to the line member 32 via a pump 98 and a feed line 99 for the heat transfer medium and the input of which is connected to a discharge line 100 for the discharge duct 38 the heat transfer medium is connected. The heat exchanger 97 and the cavity 21 can thus be flowed through in a closed circuit, with - depending on the operating phase - the end wall 22 optionally being able to extract or supply heat. In the storage container 96, heat can be extracted from the heat transfer medium heated in the cavity 21 or from the one cooled in the cavity Heat transfer medium heat are supplied, whereupon the heat transfer medium is conveyed back into the cavity 21. As
Wärmeübertragungsmittel und/oder als Speichermedium kann z. B, Öl, flüssiges Natrium oder, wie beim vorliegenden Beispiel angenommen, Wasser vorgesehen sein, Die Hilfseinrichtung 83, der nicht dargestellte, an sich bekannte Steuer- und/oder Regelmittel zugeordnet sein können, ist dazu bestimmt, jeweils eine gegebenenfalls erforderliche Kühlung der solar beheizten Stirnwand 22 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur und/oder eine betriebsmässig ausreichende Beheizung der Stirnwand 22 auch bei ungenügender oder fehlender Sonnenstrahlung zu gewährleisten .Heat transfer medium and / or as a storage medium can, for. B, oil, liquid sodium or, as assumed in the present example, water can be provided. The auxiliary device 83, to which control and / or regulating means known per se, which are not shown, can be assigned, is intended in each case for any cooling of the solar that may be required to ensure heated end wall 22 to a predetermined operating temperature and / or sufficient heating of the end wall 22 even in the event of insufficient or no solar radiation.
Die Figur 5 zeigt Teile eines Heissgasmotors, der sich von der Ausführung nach Fig.3 nur durch eine- modifizierte Kühleinrichtung 101 und eine modifizierte Verdrängungseinrichtung 102 unterscheidet, Die folgende Beschreibung beschränkt sich daher lediglich auf die entsprechenden Unterschiede, Die Einspritzvorrichtung 46 der Kühleinrichtung 101 ist auf der Antriebseinheit 77 angebracht. Der Ventilator .76 der Verdrängungseinrichtung 102 ist mit der Antriebseinheit 77 über eine durchgehende Hohlwelle 103 koppelbar, welche zugleich zur berührungsfreien Aufnahme eines die Hohlwelle 103 koaxial durchsetzenden Abschnitts der Einspritzleitung 48 bestimmt ist, der sich durch die zentrale Durchtrittsöffnung 73 des Leitelementes 71 in den ersten Arbeitsraum 14 erstreckt, Entsprechend ist in der Zylinderwand nur ein Durchtritt für die Ableitanordnung 47 vorgesehen, Bei dieser Ausführung wird das als Kühlmittel verwendete verflüssigte Arbeitsmedium in einen zentralen Bereich des ersten Arbeitsraums 14 eingespritzt, wodurch das dabei verdampfende Arbeitsmedium gleichmässig über den Zylinderquerschnitt verteilt und das im Zylinder 2 vorhandene Arbeitsmedium entsprechend gleichmässig gekühlt werden kannFIG. 5 shows parts of a hot gas engine which differs from the embodiment according to FIG. 3 only by a modified cooling device 101 and a modified displacement device 102. The following description is therefore limited to the corresponding differences, the injection device 46 of the cooling device 101 attached to the drive unit 77. The fan . 76 of the displacement device 102 can be coupled to the drive unit 77 via a continuous hollow shaft 103, which at the same time is intended for the contact-free reception of a section of the injection line 48 which coaxially penetrates the hollow shaft 103 and which is through the central one Passage opening 73 of the guide element 71 extends into the first working space 14, accordingly only one passage is provided for the discharge arrangement 47 in the cylinder wall. In this embodiment, the liquefied working medium used as coolant is injected into a central area of the first working space 14, thereby causing the vaporization Working medium evenly distributed over the cylinder cross-section and the working medium present in cylinder 2 can be cooled accordingly evenly
Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen Anordnungen eines gegenüber den Ausführungen nach den Figuren 3, 4 und 5 modifizierten, bürstenartig ausgebildeten Regenerators 105, der eine vom Arbeitsmedium radial durchströmbare wärmespeichernde Packung 106 mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten stiftförmigen Speicherelementen enthält, welche in einer kreisringförmigen Halterung 108 freistehend befestigt sind, Als Speicherelemente können darstellungsgemäss Drahtabschnitte vorgesehen sein, Die Halterung 108 kann aus einzelnen Plattensegmenten bestehen oder, wie bei den dargestellten Ausführungen angenommen, einstückig ausgeführt sein. Die Halterung 108 kann gemäss Fig. 6 auf dem Leitelement 71 oder, wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt, am Zylinderdeckel 3 angebracht werden.FIGS. 6, 7 and 8 show arrangements of a brush-like regenerator 105 which is modified compared to the embodiments according to FIGS. 3, 4 and 5 and which contains a heat-storing pack 106 through which working medium can flow radially and with a large number of pin-shaped storage elements arranged next to one another, which are arranged in one circular bracket 108 are attached free-standing, wire sections can be provided as storage elements, the bracket 108 can consist of individual plate segments or, as assumed in the embodiments shown, be made in one piece. 6 can be attached to the guide element 71 or, as shown in FIGS. 7 and 8, to the cylinder cover 3.
Die Figur 8 zeigt ferner eine modifizierte Verdrängereinrichtung 110 mit einem im Abstand von der des Zylinderwand drehbar angeordneten Leitelement 111, das zugleich als Rotor eines Axialventilators ausgebildet ist. Das Leitelement 111, welches eine an seinerFIG. 8 also shows a modified displacement device 110 with a guide element 111 which is rotatably arranged at a distance from the cylinder wall and which is at the same time designed as a rotor of an axial fan. The guide element 111, which one on its
Umfangspartie ausgebildete Beschaufelung 113 aufweist, ist über eine zentrale, käfigartige Anschlusspartie 112 mit der Antriebseinheit 77 koppelbar. Bei dieser Ausführung kann das im ersten Arbeitsraum 14 erwärmte Arbeitsmedium durch die periphere Durchtrittsöffnung 75 in den zweiten Arbeitsraum 15 angesaugt und durch die zentrale Durchtrittsöffnung 73 in den ersten Arbeitsraum 14 zurück gefördert werden. Je nach Ausbildung derHas peripheral part formed blades 113, can be coupled to the drive unit 77 via a central, cage-like connection part 112. At this Execution, the working medium heated in the first working space 14 can be sucked through the peripheral passage opening 75 into the second working space 15 and conveyed back through the central passage opening 73 into the first working space 14. Depending on the training of the
Beschaufelung 113 kann das Arbeitsmedium auch durch die zentrale Durchtrittsöf nung 73 angesaugt und durch die periphere Durchtrittsöffnung 75 zurück gefördert werden.Blading 113, the working medium can also be sucked through the central opening 73 and conveyed back through the peripheral opening 75.
Die Figur 9 zeigt eine weitere modifizierte Verdrängereinrichtung 115 mit einem im Abstand von der des Zylinderwand drehbar angeordneten Leitelement 116, welches mit dem darauf angebrachten, radial durchströmbaren Regenerator 78 einen mit der Antriebseinheit 77 koppelbaren Rotor einer durch die zentrale Durchtrittsöffnung 73 anstömbaren Ventilatoranordnung bildet.FIG. 9 shows a further modified displacement device 115 with a guide element 116 which is rotatably arranged at a distance from the cylinder wall and which, with the radially flowable regenerator 78 mounted thereon, forms a rotor which can be coupled to the drive unit 77 and a fan arrangement which can be flown through the central passage opening 73.
Die Figur 10 zeigt einen Heissgasmotor , der sich von der Ausführung nach Fig.l durch eine modifizierte Heizeinrichtung 118 zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum 14 befindlichen Arbeitsmediums und einen modifizierten Arbeitskolben 119 unterscheidet. Die folgende Beschreibung beschränkt sich auf die entsprechenden Unterschiede, Die Heizeinrichtung 118 enthält eine an eine Quelle 120 eines beliebigen fluiden, heissen Heizmittels anschliessbare , für sich ansteuerbare Einspritzanordnung 121 zum Einführen des heissen Heizmittels in den ersten Arbeitsraum 14. Bei der beschriebenen Ausführung ist als Heizmittel überkritisch heisser Wasserdampf angenommen.FIG. 10 shows a hot gas engine which differs from the embodiment according to FIG. 1 by a modified heating device 118 for heating the working medium located in the first working space 14 and a modified working piston 119. The following description is limited to the corresponding differences. The heating device 118 contains an injection arrangement 121, which can be connected to a source 120 of any fluid, hot heating medium and can be actuated for introducing the hot heating medium into the first working space 14. In the described embodiment, the heating medium is supercritically hot water vapor assumed.
Die Einspritzanordnung 121 enthält mindestens ein die Zylinderwand durchsetzendes, als Heizorgan ausgeführtes Einpritzorgan 122, welches an eine Zuführleitung 124 für das Heizmittel angeschlossen ist und oberhalb der oberen Totpunktlage des Arbeitskolbens 119 in den ersten Arbeitsraum 14 mündet, Die Einspritzanordnung 121 ist an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung angeschlossen, welche über an sich bekannte Steuermittel, z, B, durch jeweils von einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle 11 abgeleitete Steuersignale, z, B. kurz vor oder nach dem Ende der Kompressionsphase, im Sinne einer taktmässigen Einspritzung des Heizmittels beeinflussbar ist, Das beim Einspritzen gekühlte Heizmittel wird am Ende des Expansionsvorgangs, zusammen mit der überschüssigen Menge des Arbeitsmediums, durch die Ableitanordnung 47 ausgelassen, Der bei dieser Ausführung unbeheizte Arbeitskolben 119 kann in beliebiger, konventioneller Bauweise ausgeführt und über eine entsprechend einfach ausgeführte Kolbenstange 123 mit der Antriebsanordnung 10 gekoppelt sein.The injection arrangement 121 contains at least one injection element 122 which passes through the cylinder wall and is designed as a heating element and which is connected to a supply line 124 for the heating means is connected and opens into the first working space 14 above the top dead center position of the working piston 119, the injection arrangement 121 is connected to a control device, not shown, which uses control means known per se, for example, by a specific angular position of the crankshaft 11 derived control signals, e.g. shortly before or after the end of the compression phase, can be influenced in the sense of a cyclical injection of the heating medium. The heating medium cooled during injection is released at the end of the expansion process, together with the excess amount of working medium, through the discharge arrangement 47 The working piston 119, which is unheated in this embodiment, can be of any conventional design and can be coupled to the drive arrangement 10 via a correspondingly simple piston rod 123.
Die beschriebene Ausführung ermöglicht eine vorteilhaft einfache, kompakte Bauweise des Heissgasmotors sowie eine direkt wirksame und damit besonders effizienteThe embodiment described enables an advantageously simple, compact design of the hot gas engine and a directly effective and thus particularly efficient
Wärmeübergabe an das Arbeitsmedium, welche mit relativ geringem Steuerungsaufwand beeinflusst werden kann. Eine entsprechende Einspritzanordnung 121 kann auch in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungen mit beheizbaren Arbeitskolben 4 bzw. 82, z, B. als wahlweise oder ständig zuschaltbare zusätzliche Heizeinrichtung, vorgesehen sein . Heat transfer to the working medium, which can be influenced with relatively little control effort. A corresponding injection arrangement 121 can also be provided in one of the embodiments described above with heatable working pistons 4 or 82, for example as an additional heating device which can be switched on or off continuously.

Claims

Patentansprüche claims
1. Heissgaskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (2) und einem hin- und hergehenden Arbeitskolben (4, 82, 119), der mit einem Zylinderdeckel (3) einen zur Aufnahme eines Arbeitsmediums bestimmten Zylinderraum (6) begrenzt, mit einer Verdrängungseinrichtung (5, 70, 80, 102, 110, 115), die den Zylinderraum (6) in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum (14 bzw. 15) unterteilt, mit einer Heizeinrichtung (31, 61,1. Hot gas engine with at least one cylinder (2) and a reciprocating working piston (4, 82, 119) which, with a cylinder cover (3), delimits a cylinder space (6) intended for receiving a working medium, with a displacement device (5, 70, 80, 102, 110, 115), which divides the cylinder space (6) into a first and a second working space (14 or 15), with a heating device (31, 61,
81, 118) zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum (14) ■ befindlichen Arbeitsmediums und mit einer Kühleinrichtung (44, 101) zum Kühlen des erwärmten Arbeitsmediums, wobei die Arbeitsräume (14 und 15) über einen Regenerator (57, 78, 105) kommunizierend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitsraum (14) zwischen dem Arbeitskolben (4,81, 118) for heating the working medium located in the first working chamber (14), ■ and with a cooling device (44, 101) for cooling the heated working fluid, said working chambers (14 and 15) communicating via a regenerator (57, 78, 105) are connected, characterized in that the first working space (14) between the working piston (4,
82, 119) und der Verdrängungseinrichtung (5, 70, 80, 102, 110, 115) ausgebildet ist, dass die Heizeinrichtung (31, 61, 81, 118) mindestens ein gegen den ersten Arbeitsraum (14) gerichtetes Heizorgan enthält und dass die Kühleinrichtung (44, 101) eine Einspritzvorrichtung (46) zum Einführen von als Kühlmittel vorgesehenem verflüssigtem Arbeitsmedium in den ersten Arbeitsraum (14) und eine Ableitanordnung (47) zum Abführen des überschüssigen Arbeitsmediums aus dem ersten Arbeitsraum (14) umfass ,82, 119) and the displacement device (5, 70, 80, 102, 110, 115) that the heating device (31, 61, 81, 118) contains at least one heating element directed against the first working space (14) and that the Cooling device (44, 101) comprising an injection device (46) for introducing liquefied working medium provided as a coolant into the first working space (14) and a discharge arrangement (47) for removing the excess working medium from the first working space (14),
2, Kraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Verdrängungseinrichtung (5) einen relativ zum2, engine according to claim 1, wherein the displacement device (5) relative to one
Arbeitskolben (4, 119) hin und her verschiebbaren Verdrängerkolben (17) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerator (57) im Verdrängerkolben (17) angeordnet ist.Contains working piston (4, 119) back and forth displaceable displacement piston (17), thereby characterized in that the regenerator (57) is arranged in the displacement piston (17).
3. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungseinrichtung (70, 80, 102, 110, 115) ein im Wesentlichen über den3. The engine according to claim 1, characterized in that the displacement device (70, 80, 102, 110, 115) is substantially over the
Querschnitt des Zylinderraums (6) sich erstreckendes, ortsfest angeordnetes Leitelement (71, 111, 116) und eine dynamische Fördervorrichtung (72) zum Verdrängen des Arbeitsmediums aus dem ersten Arbeitsraum (14) in den zweiten Arbeitsraum (15) und zum Zurückführen des verdrängten Arbeitsmediums in den ersten Arbeitsraum (14) enthält und dass der Regenerator (78, 105) im zweiten Arbeitsraum (15) angeordnet ist.Cross section of the cylinder space (6) extending, fixedly arranged guide element (71, 111, 116) and a dynamic conveying device (72) for displacing the working medium from the first working space (14) into the second working space (15) and for returning the displaced working medium contains in the first working space (14) and that the regenerator (78, 105) is arranged in the second working space (15).
4. Kraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (71, 111, 116)) mindestens eine die Arbeitsräume (14 und 15) verbindende zentrale Durchtrittsöffnung (73) aufweist und mindestens eine in seinem Umfangsbereich vorgesehene periphere Durchtrittsöffnung (75) für das Arbeitsmittel begrenzt.4. Engine according to claim 3, characterized in that the guide element (71, 111, 116)) has at least one central passage opening (73) connecting the working spaces (14 and 15) and at least one peripheral passage opening (75) provided in its peripheral region the equipment is limited.
5. Kraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (72) einen im zweiten Arbeitsraum (15) angeordneten Ventilator (76) enthält, der mit einer am Zylinderdeckel (3) angebrachten Antriebseinheit (77) koppelbar ist.5. Engine according to claim 3 or 4, characterized in that the conveying device (72) contains a in the second working space (15) arranged fan (76) which can be coupled to a drive unit (77) attached to the cylinder cover (3).
6. Kraf maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (111, 116) als Rotor einer Ventilatoranordnung ausgebildet und mit einer am Zylinderdeckel (3) angebrachten Antriebseinheit (77) der Fördervorrichtung (72) koppelbar ist. 6. Motor machine according to claim 3 or 4, characterized in that the guide element (111, 116) is designed as a rotor of a fan arrangement and can be coupled to a drive unit (77) of the conveying device (72) attached to the cylinder cover (3).
7. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung (46) mindestens ein oberhalb der oberen Totpunktlage des Arbeitskolbens (4, 82, 119) in den ersten Arbeitsraum (14) mündendes Einspritzorgan (48) enthält und dass die Ableitanordnung (47) mindestens eine oberhalb der unteren Totpunktlage des Arbeitskolbens (4, 82, 119) an den ersten Arbeitsraum (14) angeschlossene Austrittsleitung (49) für das Kühlmittel enthält,7. Engine according to claim 1, characterized in that the injection device (46) contains at least one injection member (48) opening into the first working chamber (14) above the top dead center position of the working piston (4, 82, 119) and that the discharge arrangement (47 ) contains at least one outlet line (49) for the coolant connected to the first working chamber (14) above the bottom dead center position of the working piston (4, 82, 119),
8. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (31, 61, 81) eine am Arbeitskolben (4, 82) ausgebildete, dem ersten Arbeitsraum (14) zugewandte Heizfläche (28) und eine dem Arbeitskolben (4, 82) zugeordnete Beheizungsanordnung (29) für diese Heizfläche (28) umfasst .8. Engine according to claim 1, characterized in that the heating device (31, 61, 81) on the working piston (4, 82) formed, the first working chamber (14) facing heating surface (28) and one of the working piston (4, 82) assigned heating arrangement (29) for this heating surface (28).
9. Kraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (4, 82) mit einem Hohlraum (21) ausgeführt ist, der durch eine die Heizfläche (28) enthaltende Stirnwand (22), eine Umfangswand (23) und eine mit einer Kolbenstange (7) verbindbare Bodenpartie (24) begrenzt ist, welche einen Durchlass (25) für dem Hohlraum (21) zugeordnete Leitungsmittel enthält, die zum Zuführen und zum Abführen mindestens eines fluiden9. Engine according to claim 8, characterized in that the working piston (4, 82) is designed with a cavity (21) through an end wall (22) containing the heating surface (28), a peripheral wall (23) and one with a Piston rod (7) connectable bottom part (24) is limited, which contains a passage (25) for the cavity (21) associated line means for supplying and removing at least one fluid
Betriebsmediums bestimmt sind, dass zumindest die Stirnwand (22) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und dass zumindest die Umfangswand (23) mit mindestens einer Schicht (26) aus einem wärmedämmenden Material versehen ist,Operating medium are determined that at least the end wall (22) consists of a material with high thermal conductivity and that at least the peripheral wall (23) is provided with at least one layer (26) made of a heat-insulating material,
10. Kraftmaschine nach Anspruch 9, wobei die Kolbenstange (7) hohl ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Kolbenstange (7) an den Durchlass (25) der Bodenpartie (24) angeschlossen ist, dass die Leitungsmittel mindestens ein innerhalb der Kolbenstange (7) angeordnetes, in den Hohlraum (21) des Arbeitskolbens (4, 82) ragendes Leitungsorgan (32) und einen zwischen diesem und der Wandung der Kolbenstange (7) vorgesehenen, gegen den Hohlraum (21) offenen Verbindungskanal (38) umfassen und dass das Leitungsorgan (32) und der Verbindungskanal (38) je über eine einen beweglichen Leitungsabschnitt () enthaltende Leitungsanordnung (30) mit einem ortsfest angeordneten Anschlussorgan für das Betriebsmedium koppelbar sind.10. The engine according to claim 9, wherein the piston rod (7) is hollow, characterized in that that the hollow piston rod (7) is connected to the passage (25) of the bottom part (24), that the line means has at least one line member (4) arranged inside the piston rod (7) and projecting into the cavity (21) of the working piston (4, 82) 32) and a connection channel (38) provided between the latter and the wall of the piston rod (7) and open towards the cavity (21), and that the line member (32) and the connection channel (38) each contain a movable line section () Pipe arrangement (30) can be coupled to a stationary connection element for the operating medium.
11. Kraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Kolbenstange (7) mit mindestens einer Schicht (26) aus einem wärmedämmenden Material versehen ist .11. Engine according to claim 10, characterized in that the hollow piston rod (7) is provided with at least one layer (26) made of a heat-insulating material.
12. Kraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (31) eine dem Hohlraum (21) zugeordnete Speiseeinheit (35) zum Zuführen eines fluiden Wärmeübertragungsmittels enthält, dass das Leitungsorgan (32) an eine mit der Speiseeinheit (35) koppelbaren Speiseleitung (37) angeschlossen ist und dass der Verbindungskanal (38) an eine Abführleitung (41) für das12. The engine according to claim 10 or 11, characterized in that the heating device (31) contains a cavity (21) associated feed unit (35) for supplying a fluid heat transfer medium that the line member (32) to one with the feed unit (35) Couplable feed line (37) is connected and that the connecting channel (38) to a discharge line (41) for the
Wärmeübertragungsmittel angeschlossen ist.Heat transfer medium is connected.
13. Kraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (61) ein im Hohlraum (21) des Arbeitskolbens (4) angeordnetes katalytisches Heizaggregat (62) enthält, welches über ein erstes Leitungsorgan (65) an eine Quelle (64) eines fluiden Brennstoffs, und über ein zweites Leitungsorgan (66) an eine Quelle (67) eines Reaktions- oder Oxidationsmittels angeschlossen ist, und dass der Verbindungskanal (38) an eine Abführleitung (41) für Verbrennungsprodukte angeschlossen ist .13. Engine according to claim 10 or 11, characterized in that the heating device (61) in the cavity (21) of the working piston (4) arranged catalytic heating unit (62), which via a first line member (65) to a source (64 ) a fluid fuel, and a second Line member (66) is connected to a source (67) of a reaction or oxidizing agent, and that the connecting channel (38) is connected to a discharge line (41) for combustion products.
, Kraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (81) mindestens ein auf dem Zylinderdeckel (3) angeordnetes Anschlussorgan (86) einer Sonnenkollektoranlage (85) und ein in den, Engine according to one of claims 9 to 11, characterized in that the heating device (81) at least one on the cylinder cover (3) arranged connecting member (86) of a solar collector system (85) and one in the
Zylinderraum (6) einführbares Leitungselement (90) zum Einführen einer gebündelten Sonnenstrahlung (84) in den ersten Arbeitsraum (14) enthält und dass in der Verdrängungseinrichtung (80) mindestens eine Durchtrittöf nung (73) für die Sonnenstrahlung (84) vorgesehen ist, derart, dass diese auf die Stirnwand (22) des Arbeitskolbens (82) konzentrierbar ist.Cylinder space (6) insertable line element (90) for introducing a bundled solar radiation (84) into the first working space (14) and that in the displacement device (80) at least one passage opening (73) for the solar radiation (84) is provided, such that it can be concentrated on the end wall (22) of the working piston (82).
, Kra tmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsorgan (32) an eine Zuführleitung (99) für ein fluides, Kra tmaschine according to claim 14, characterized in that the line member (32) to a feed line (99) for a fluid
Wärmeübertragungsmittel angeschlossen ist, welche mit einem Wärmeaustauschsystem (93) verbunden ist und dass der Verbindungskanal (38) an eine mit dem Wärmeaustauschsystem (93) verbundene Abführleitung (100) für das Wärmeübertragungsmittel angeschlossen ist ,Heat transfer medium is connected, which is connected to a heat exchange system (93) and that the connecting channel (38) is connected to a discharge line (100) for the heat transfer medium connected to the heat exchange system (93),
, Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (118) eine Einspritzanordnung (121) mit mindestens einem Einspritzorgan (122) zum Zuführen eines fluiden heissen Heizmittels in den ersten Arbeitsraum (14) um asst , , Engine according to claim 1, characterized in that the heating device (118) has an injection arrangement (121) with at least one injection element (122) for supplying a fluid hot heating medium to the first working space (14),
EP02785008A 2001-12-31 2002-12-27 Hot-air engine Withdrawn EP1461523A1 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH238201 2001-12-31
CH23822001 2001-12-31
CH387022002 2002-03-06
CH3872002 2002-03-06
CH14322002 2002-08-21
CH143202 2002-08-21
PCT/CH2002/000727 WO2003060309A1 (en) 2001-12-31 2002-12-27 Hot-air engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1461523A1 true EP1461523A1 (en) 2004-09-29

Family

ID=27178433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02785008A Withdrawn EP1461523A1 (en) 2001-12-31 2002-12-27 Hot-air engine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7028473B2 (en)
EP (1) EP1461523A1 (en)
AU (2) AU2002350371A1 (en)
WO (2) WO2003060309A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1700023A2 (en) * 2003-10-10 2006-09-13 Wilhelm Servis Hot gas engine
WO2007121496A1 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Herbert Karlsreiter Stirling engine
US8096118B2 (en) * 2009-01-30 2012-01-17 Williams Jonathan H Engine for utilizing thermal energy to generate electricity
RU2465479C1 (en) * 2011-04-28 2012-10-27 Талгат Хайдарович Гарипов Two-stroke engine of internal heating of working medium
CN106930860B (en) * 2017-04-10 2018-08-07 广东合一新材料研究院有限公司 Piston stationary engine
CN110185551A (en) * 2019-07-09 2019-08-30 朱国钧 A kind of oil-free air power engine
CN113734600B (en) * 2021-09-15 2023-06-02 陕西理工大学 Synthetic bacteria screening and storing device for nano selenium preparation

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3078683A (en) * 1960-05-30 1963-02-26 Philips Corp Refrigerator
BE657475A (en) * 1963-12-24
NL151775B (en) * 1967-12-22 1976-12-15 Philips Nv HOT GAS ENGINE WITH A DEVICE FOR REGULATING THE POWER.
US3604821A (en) * 1969-08-13 1971-09-14 Mc Donnell Douglas Corp Stirling cycle amplifying machine
US3788088A (en) * 1972-11-29 1974-01-29 Hughes Aircraft Co Double acting expander ending and cryostat
GB1508996A (en) 1974-05-20 1978-04-26 Automotive Prod Co Ltd Power plants which include at least one hot gas engine
US3971230A (en) * 1975-05-05 1976-07-27 Nasa Stirling cycle engine and refrigeration systems
JPS56124652A (en) 1980-03-07 1981-09-30 Naoji Isshiki Internal combustion stirling engine with heat-insulating walls
JPS5728848A (en) * 1980-07-29 1982-02-16 Naoji Isshiki Internal laminar combustion stirling engine
JPS597757A (en) 1982-07-05 1984-01-14 Diesel Kiki Co Ltd Internal combustion type stirling engine
JPS6026148A (en) 1983-07-20 1985-02-09 Kawasaki Heavy Ind Ltd Power transmission device in external combustion type reciprocating gas engine
US4532766A (en) * 1983-07-29 1985-08-06 White Maurice A Stirling engine or heat pump having an improved seal
JPS61152952A (en) 1984-12-26 1986-07-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stirling engine
JPS61152950A (en) 1984-12-26 1986-07-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stirling engine
JPS61152949A (en) 1984-12-26 1986-07-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stirling engine
GB9105593D0 (en) * 1991-03-16 1991-05-01 Lucas Ind Plc Heat machine
US5647217A (en) * 1996-01-11 1997-07-15 Stirling Technology Company Stirling cycle cryogenic cooler
DE19854839C1 (en) * 1998-11-27 2000-01-27 Albert Koch Thermal power machine as a motor or drive device has high motive efficiency

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03060309A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2002350371A1 (en) 2003-07-30
WO2003060309A1 (en) 2003-07-24
US7028473B2 (en) 2006-04-18
US20050072149A1 (en) 2005-04-07
WO2003060310A1 (en) 2003-07-24
AU2002350369A1 (en) 2003-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60133268T2 (en) THERMOKINETIC COMPRESSOR
DE19507511C2 (en) Method and device for converting radiation power, in particular solar radiation, into mechanical power
DE2012931A1 (en) Heat engine and its heat generator
EP0056927B1 (en) Piston engine
WO2003060309A1 (en) Hot-air engine
DE2349294A1 (en) STEAM OR HOT WATER GENERATOR WITH CATALYTIC BURNING OF HYDROCARBONS
DE4409338C2 (en) Steam generator
EP1700023A2 (en) Hot gas engine
EP3596309B1 (en) Axial-piston motor and cyclic process device
EP1915515A2 (en) Method and device for producing mechanical energy
DE10259071A1 (en) Vehicle temperature control system, has drive motor and Stirling motor to drive respective compressor devices and fuel-operated heater assigned to Stirling motor for providing heating medium to heat hot area
DE112008002967B4 (en) Hybrid engine
EP0019124B1 (en) Heat pump and process for operating the same
DE102014100545A1 (en) Free piston engine system and method of operating a free piston engine
DE3723289A1 (en) Device for conversion of heat energy
DE2166365A1 (en) THERMAL POWER PLANT FOR DRIVING VEHICLES
DE102007010019B3 (en) Heat engine e.g. petrol engine, for converting heat energy into mechanical energy, has circular housing accommodated with working gas, housing cover which is tank bottom, and housing base which is simultaneously container cover
DE2403555A1 (en) THERMAL POWER MACHINE WORKING AFTER A REGENERATIVE CIRCULAR PROCESS
DE1601460B2 (en) Hot gas engine
CH701579B1 (en) Hot-air engine, has cladding limiting peripheral flow channel by wall section of cylinder, and heating device attached to working chamber, and injection device for coolant attached to channel, and regenerator arranged in chamber
DE2615122A1 (en) Closed cycle turbine with compressor - has external combustion chamber with thermostatic ignition control by medium temp.
DE10021747A1 (en) Heat engine where water is moved by piston from one heat exchanger to another whereby evaporation causes pressure to transfer to piston which moves other movable parts
DE3230821A1 (en) Reciprocating or rotary engine and method for its operation
DE2615104A1 (en) Gas turbines working in closed cycle - have counter stroke thermostats to control combustion chambers
DE102017105611A1 (en) Expansion device, cycle device and method of operating such a cycle device

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO

17P Request for examination filed

Effective date: 20040721

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20051231