EP1917434A1 - 4-zyklen-stirlingmaschine mit 2 doppelkolbeneinheiten - Google Patents

4-zyklen-stirlingmaschine mit 2 doppelkolbeneinheiten

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EP1917434A1
EP1917434A1 EP05808128A EP05808128A EP1917434A1 EP 1917434 A1 EP1917434 A1 EP 1917434A1 EP 05808128 A EP05808128 A EP 05808128A EP 05808128 A EP05808128 A EP 05808128A EP 1917434 A1 EP1917434 A1 EP 1917434A1
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piston
cylinder space
cycle
stirling engine
regenerator
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Dr. Andreas Gimsa
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    • 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
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    • 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
    • F02G1/044—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 having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2244/00—Machines having two pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2244/00—Machines having two pistons
    • F02G2244/02—Single-acting two piston engines
    • F02G2244/06—Single-acting two piston engines of stationary cylinder type
    • F02G2244/08—Single-acting two piston engines of stationary cylinder type having parallel cylinder, e.g. "Rider" engines

Definitions

  • Double-acting 4-cycle Stirling engines are known in various variants of the Siemens arrangement. In these engines, 4 cylinders are side by side and each have an expansion and a compression space.
  • the invention describes a 4-cycle Stirling engine (4ZM) of the alpha type with 2 double-piston units which move with a phase offset to one another, each consisting of 2 pistons which are connected to one another with piston rods (3), (8) and piston rod extensions ( 4), (9), which are mechanically connected via a gearbox.
  • 4ZM 4-cycle Stirling engine
  • a double piston unit can consist of an expansion piston and a compression piston, 2 expansion pistons or 2 compression pistons.
  • the cylinder space above piston 1 is connected to the cylinder space above piston 7 via the first heater-regenerator-cooler assembly, and the cylinder space below piston 1 is connected to the cylinder space below piston 7 via the second Heater-regenerator-cooler assembly connected.
  • the cylinder space above piston 6 is connected to the cylinder space below piston 2 via the third heater-regenerator-cooler assembly and the cylinder space below piston 6 is connected to the cylinder space above piston 2 via the fourth heater-regenerator-cooler. Assembly connected. Since the first piston of a double piston unit can be used as a guide for the second, it is possible to work with a defined annular gap without piston rings.
  • the double-acting pistons of the double-piston units can be implemented as membranes or bellows that can be used on both sides, preferably in an outer, pressure-tight enclosure wall.
  • the diameters of the cylinders for the pistons (1), (2), (6) and (7) can differ from one another. As a result, for example, the expansion spaces can be larger than that
  • a heater can be used, in which 4 single-pipe spirals lying one behind the other or 4 wound in pairs are arranged in a hollow cast body.
  • the burner can be located inside the cast body.
  • a flow body can be installed in front of the matrix, which has a low flow resistance on both sides, the gas is evenly distributed and is preferably a ball.
  • the cycle short-circuit valves (27) and (28) can be used to regulate the participating items
  • Another arrangement according to the invention describes a 4-cycle universal machine with 2 double-piston units which move with respect to one another with a phase shift in which 2 cycles are used to provide mechanical energy and the two remaining cycles are used to cool heat sources and heat up heat sinks.
  • the four working gas areas of the heater 10 in FIG. 1 are reduced to two, namely those of cycle 1 and cycle 2.
  • the remaining working gas areas of the heat supply in cycle 3 and cycle 4 which are then no longer in the heater (locally and thermally separated), are thermally connected to one or two heat sources.
  • the areas of heat dissipation from cycle 3 and 4 can be connected to one or two heat sinks.
  • a cooling machine can be built that uses cooling energy from cycles 1 and 2 to implement cooling processes in the other two cycles.
  • cycles 3 and 4 can alternatively be used to provide the mechanical energy and cycles 1 and 2 for the cooling processes.
  • the alternative application of a heat pump instead of a cooling machine is also a matter of course.
  • a machine can be set up that uses, for example, cycles 1 and 2 as thermal power processes, cycle 3 as a cooling machine and cycle 4 as a heat pump. For this, the working gas areas of the heat supply of cycle 3 and cycle 4 must be thermally separated due to the different temperature levels.
  • the machine can also be configured so that the cylinder space above piston 1 is connected to the cylinder space above piston 6 via the first heater-regenerator-cooler assembly and that the cylinder space below piston 1 is connected to the cylinder space below piston 6 via the second heater-regenerator-cooler assembly is connected.
  • the cylinder space above piston 2 is connected to the cylinder space above piston 7 via the first heat source regenerator heat sink assembly and the cylinder space below piston 2 is connected to the cylinder space below piston 7 via the second heat source regenerator heat sink. Assembly connected.
  • Another arrangement of the machine according to the invention is that the cylinder space above piston 1 is connected to the cylinder space below piston 7 via the first heater-regenerator-cooler assembly and that the cylinder space below piston 1 is connected to the cylinder space above piston 7 is connected via the second heater-regenerator-cooler assembly.
  • the cylinder space above piston 2 is connected to the cylinder space below piston 6 via the first heat source regenerator heat sink assembly and the cylinder space below piston 2 is connected to the cylinder space above piston 6 via the second heat source regenerator heat sink. Assembly connected.
  • 4 processes can be operated in one direction of rotation: 4 clockwise thermal power processes or 4 counterclockwise cooling machine or heat pump processes or 2 clockwise and 2 counterclockwise processes.
  • simple solar or vegetable oil-fired cooling machines with comparatively high levels of efficiency can also be set up in the partial load range.
  • the COP of thermally operated conventional systems are only between 0.5 and 1.1 (in comparison compression systems in the range from 3.5 to 4.5 COP).
  • the machine can provide mechanical, electrical and thermal energy as well as cold. With the variation of the proportions, parts of a certain form of energy can be adapted to the type of use.
  • a gearbox for achieving the phase offset and for energy conversion can also be implemented in the form of a linear generator / linear motor system.
  • magnet or coil bodies are attached to the piston rod extensions, which interact with external fixed coil or magnet bodies.
  • the excess energy of one double piston unit can be used in this way to drive the other double piston unit.
  • the linear generator-linear motor systems permanently switch between generator and motor operation.
  • a linear generator-linear motor system is advantageous in connection with the arrangement of the two double-piston units in boxer form.
  • the movable and stationary coil and magnet bodies of both double piston units can then be partially or completely combined.
  • a V arrangement with connection to only one common crankshaft crank can also be implemented.

Description

4-Zyklen-Stirlingmaschine mit 2 Doppelkolbeneinheiten
Stand der Technik
Doppelt wirkende 4-Zyklen-Stirling-Motoren sind in verschiedenen Varianten der Siemens- Anordnung bekannt. Bei diesen Motoren liegen 4 Zylinder nebeneinander und diese besitzen jeweils einen Expansions- und einen Kompressionsraum.
Beschreibung
Die Erfindung beschreibt eine 4-Zyklen-Stirlingmaschine (4ZM) vom Alpha-Typ mit 2 Doppelkolbeneinheiten, die sich mit einem Phasenversatz zueinander bewegen, jeweils bestehend aus 2 Kolben, die mit Kolbenstangen (3), (8) miteinander verbunden sind und Kolbenstangenverlängerungen (4), (9), die über ein Getriebe in mechanischer Verbindung stehen.
Eine Doppelkolbeneinheit kann aus einem Expansionskolben und einem Kompressionskolben, 2 Expansionskolben oder 2 Kompressionskolben bestehen.
Die Zyklenverbindungen nach Figur 1 sind so hergestellt, dass jeder Zyklus einen Stirling- Motor-Prozess ausführen kann. In Figur 1 findet mit Abwärtsbewegung der ersten Doppeikolbeneinheit und der hinterher eilenden zweiten Doppelkolbeneinheit im Zyklus 1 die Expansion statt, im Zyklus 2 die Kompression, im Zyklus 3 die isochore Wärmezufuhr und im Zyklus 4 die isochore Wärmeabfuhr. Der Drehkraftverlauf an der Kurbelwelle ist dadurch sehr ausgeglichen und durchweg positiv.
In der erfindungsgemäßen Anordnung nach Figur 1 ist der Zylinderraum oberhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 7 über die erste Erhitzer-Regenerator- Kühler-Baugruppe verbunden und der Zylinderraum unterhalb von Kolben 1 ist mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 7 über die zweite Erhitzer-Regenerator-Kühler- Baugruppe verbunden. Zusätzlich ist der Zylinderraum oberhalb von Kolben 6 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 2 über die dritte Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden und der Zylinderraum unterhalb von Kolben 6 ist mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 2 über die vierte Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden. Da jeweils der erste Kolben einer Doppeikolbeneinheit als Führung für den zweiten genutzt werden kann, besteht die Möglichkeit ohne Kolbenringe mit definiertem Ringspalt zu arbeiten.
Ersatzblatt Die doppelt wirkenden Kolben der Doppelkolbeneinheiten lassen sich bei Beachtung der entsprechenden Temperatur- und Druckniveaus als beidseitig nutzbare Membranen oder Faltenbälge, vorzugsweise in einer äußeren, druckdichten Umschließungswand realisieren.
Die Zylinder für die Kolben (1), (2), (6) und (7) können sich in ihren Durchmessern voneinander unterscheiden. Dadurch können bspw. die Expansionsräume größer als die
Kompressionsräume ausgeführt werden. Außerdem lässt sich über die Variation der
Zylinderdurchmesser eine Systemoptimierung bei der gleichzeitigen Realisierung von rechts- und linksläufigen Prozessen vornehmen (Beschreibung siehe unten).
Es lässt sich ein Erhitzer einsetzen, bei dem 4 hintereinander liegende oder 4 paarweise gewickelte Einrohrspiralen in einem hohlen Gussgrundkörper angeordnet sind. Der Brenner kann sich innerhalb des Gussgrundkörpers befinden.
Zur gleichmäßigen Anströmung der Regeneratormatrix aus dünneren Arbeitsgas- verbindungsrohren des 4ZM lässt sich vor der Matrix ein Strömungskörper einbauen, der einen geringen beidseitigen Strömungswiderstand hat, das Gas gleichmäßig verteilt und vorzugsweise eine Kugel ist.
Um ein einfaches Wechseln der Dichtungen in der jeweiligen Zylindermitte zu ermöglichen, können diese in Form von Kolbenringen (19) auf den Kolbenstangen (3) und (8) ausgeführt werden.
Die Zyklenkurzschlussventile (27) und (28) lassen sich zur Regelung der teilnehmenden
Kreisprozesse im Teillastbetrieb nutzen.
Gegenüber dem 4-Zylen-Siemens-Stirling-Motor ergeben sich folgende Vorteile
■ Einfacheres Getriebe und weniger mechanische Reibung
■ Geringe Vermischungsverluste des Arbeitsgases
■ Geringe Wärmeleitungsverluste insbesondere im Bereich der Zylinderwand
■ Kompakterer Aufbau
■ Variationsmöglichkeit des Expansionsraumes gegenüber dem Kompressionsraum
Eine weitere erfindungsgemäße Anordnung beschreibt eine 4-Zyklen-Universalmaschine mit 2 Doppelkolbeneinheiten, die sich mit einem Phasenversatz zueinander bewegen, bei dem 2 Zyklen zur Bereitstellung mechanischer Energie und die beiden verbleibenden Zyklen dazu genutzt werden, Wärmequellen abzukühlen und Wärmesenken aufzuheizen.
Ersatzblatt Dazu werden die vier Arbeitsgasbereiche des Erhitzer 10 in Figur 1 auf zwei, nämlich die von Zyklus 1 und Zyklus 2 reduziert. Die verbleibenden Arbeitsgasbereiche der Wärmezufuhr in Zyklus 3 und Zyklus 4, die dann nicht mehr im Erhitzer sind (örtlich und thermisch getrennt), werden mit einer oder zwei Wärmequellen thermisch verbunden. Die Bereiche der Wärmeabfuhr von Zyklus 3 und 4 (Kühlerbereiche) können mit einer oder zwei Wärmesenken verbunden werden. So lässt sich bspw. eine Kühlmaschine aufbauen, die mit dem Überschuss an mechanischer Energie von Zyklus 1 und 2 in den beiden anderen Zyklen Kühlprozesse realisiert. Selbstverständlich können alternativ die Zyklen 3 und 4 zur Bereitstellung der mechanischen Energie genutzt werden und Zyklus 1 und 2 für die Kühlprozesse. Ebenso selbstverständlich ist die alternative Anwendung einer Wärmepumpe anstelle einer Kühlmaschine. Es lässt sich eine Maschine aufbauen, die bspw. Zyklus 1 und 2 als Wärmekraftprozesse nutzt, Zyklus 3 als Kältemaschine und Zyklus 4 als Wärmepumpe. Dafür müssen die Arbeitsgasbereiche der Wärmezufuhr von Zyklus 3 und Zyklus 4 wegen der unterschiedlichen Temperaturniveaus thermisch getrennt werden. Die Maschine lässt sich auch so konfigurieren, dass der Zylinderraum oberhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 6 über die erste Erhitzer-Regenerator-Kühler- Baugruppe verbunden ist und dass der Zylinderraum unterhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 6 über die zweite Erhitzer-Regenerator-Kühler- Baugruppe verbunden ist. Zusätzlich ist der Zylinderraum oberhalb von Kolben 2 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 7 über die erste Wärmequellen-Regenerator- Wärmesenken-Baugruppe verbunden und der Zylinderraum unterhalb von Kolben 2 ist mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 7 über die zweite Wärmequellen-Regenerator- Wärmesenken-Baugruppe verbunden.
Eine weitere erfindungsgemäße Anordnung der Maschine besteht darin, dass der Zylinderraum oberhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 7 über die erste Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist und dass der Zylinderraum unterhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 7 über die zweite Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist. Zusätzlich ist der Zylinderraum oberhalb von Kolben 2 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 6 über die erste Wärmequellen-Regenerator-Wärmesenken-Baugruppe verbunden und der Zylinderraum unterhalb von Kolben 2 ist mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 6 über die zweite Wärmequellen-Regenerator-Wärmesenken-Baugruppe verbunden.
fS atzblatf Ein vorteilhafte Kopplung zweier 4-Zyklen-Maschinen wird erreicht, wenn an den beiden Kröpfungen der Kurbelwelle für die zwei Doppelkolbeneinheiten eines 4-Zyklen-Motors je eine weitere Doppelkolbeneinheit einer 4-Zyklen-Kühlmaschine anlenkt. Dadurch wird eine ruhig laufende Maschine mit hoher Leistung, guter Trennung der unterschiedlichen Temperaturniveaus und einfachem Getriebe realisiert.
Vorteile
■ Mit den beschriebenen Anordnungen können in einer Drehrichtung 4 Prozesse betrieben werden: 4 rechtsläufige Wärmekraftprozesse oder 4 linksläufige Kühlmaschinen- oder Wärmepumpenprozesse oder 2 rechtsläufige und 2 linksläufige Prozesse.
■ Es lassen sich bspw. einfache solare oder pflanzenölbefeuerte Kühimaschinen mit vergleichsweise hohen Wirkungsgraden auch im Teillastbereich aufbauen. Die COP von thermisch betriebenen konventionellen Systemen liegen nur zwischen 0,5 und 1 ,1 (im Vergleich Kompressionsanlagen im Bereich von 3,5 bis 4,5 COP).
■ Die Maschine kann mechanische, elektrische und thermische Energie sowie Kälte bereitstellen. Mit Ausiegungsvariation lassen sich Anteile einer bestimmten Energieform der Nutzungsart anpassen.
Ein Getriebe zur Erzielung des Phasenversatzes und zur Energieumwandlung kann auch in Form eines Lineargenerator-Linearmotor-Systems realisiert werden. Dazu werden an den Kolbenstangenverlängerungen Magnet- oder Spulenkörper befestigt, die mit äußeren feststehenden Spulen- oder Magnetkörpern wechselwirken. Der Energieüberschuss der einen Doppelkolbeneinheit lässt sich auf diese Weise nutzen um die andere Doppelkolbeneinheit anzutreiben. Dabei wechseln die Lineargenerator-Linearmotor-Systeme permanent zwischen Generator - und Motorbetrieb.
Vorteilhaft ist ein Lineargenerator-Linearmotor-System im Zusammenhang mit der Anordnung der beiden Doppelkolbeneinheiten in Boxer-Form. Die beweglichen und feststehenden Spulen- und Magnetkörper beider Doppelkolbeneinheiten können dann teilweise oder vollständig vereint werden. Neben der Anordnung der Doppelkolbeneinheiten gemäß Figur 1 und der Boxer-Form ist auch eine V-Anordnung mit Anbindung an nur eine gemeinsame Kurbelwellenkröpfung realisierbar.
O e Bezuαszeichenliste
1 Expansionskolben der ersten Doppelkolbeneinheit
2 Kompressionskolben der ersten Doppelkolbeneinheit
3 Kolbenstange der ersten Doppelkolbeneinheit
4 Kolbenstangenverlängerung der ersten Doppelkolbeneinheit
5 Zylindergehäuse
6 Expansionskolben der zweiten Doppelkolbeneinheit
7 Kompressionskolben der zweiten Doppelkolbeneinheit
8 Kolbenstange der zweiten Doppelkolbeneinheit
9 Kolbenstangenverlängerung der zweiten Doppelkolbeneinheit
10 4-Zykien-Erhitzer
11 Regenerator Zyklus 1
12 Regenerator Zyklus 2
13 Regenerator Zyklus 3
14 Regenerator Zyklus 4
15 Kühler Zyklus 1
16 Kühler Zyklus 2
17 Kühler Zyklus 3
18 Kühler Zyklus 4
19 Kolbenstangenringe zur Abdichtung
20 Thermische Isolation
21 Kolbenstangendichtung
22 Linearführung
23 Pleuel
24 Kurbelwelle
25 Generator
26 Kurbelgehäuse
27 Zyklenkurzschlussventil Zyklus 1 mit Zyklus 2
28 Zyklenkurzschlussventil Zyklus 3 mit Zyklus 4 Z1 Zyklus 1
Z2 Zyklus 2 Z3 Zyklus 3 Z4 Zyklus 4
Ersatzblatt

Claims

Patentansprüche
1. 4-Zyklen-Stirlingmaschine vom Alpha-Typ, dadurch gekennzeichnet, dass sich 2 Doppelkolbeneinheiten mit einem Phasenversatz zueinander bewegen, jeweils bestehend aus 2 Kolben, die mit Kolbenstangen (3), (8) miteinander verbunden sind und Kolbenstangenverlängerungen (4), (9), die über ein Getriebe in mechanischer Verbindung stehen.
2. 4-Zyklen-Stirlingmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Doppelkolbeneinheit aus einem Expansionskolben und einem Kompressionskolben, 2 Expansionskolben oder 2 Kompressionskolben bestehen kann.
3. 4-Zyklen-Stirlingmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die örtliche und thermische Trennung der Bereiche der Wärmezufuhr, mit 2 Zyklen (Z1 und Z2) oder alternativ (Z3 und Z4) zwei rechtsläufige Wärmekraftprozesse und mit 2 Zyklen (Z3 und Z4) oder alternativ (Z1 und Z2, nur, wenn Z3 und Z4 Wärmekraftprozesse sind) zwei linksläufige Kühlmaschinen- oder Wärmepumpenprozesse realisiert werden.
4. 4-Zyklen-Stirlingmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum oberhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 7 über die erste Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist und dass der Zylinderraum unterhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 7 über die zweite Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist. Zusätzlich ist der Zylinderraum oberhalb von Kolben 6 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 2 über die dritte Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden und der Zylinderraum unterhalb von Kolben 6 ist mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 2 über die vierte Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden.
5. 4-Zyklen-Stirlingmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum oberhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 6 über die erste Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist und dass der Zylinderraum unterhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 6 über die zweite Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist. Zusätzlich ist der Zylinderraum oberhalb von Kolben 2 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 7 über die erste Wärmequellen-Regenerator-Wärmesenken-Baugruppe verbunden und der Zylinderraum unterhalb von Kolben 2 ist mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 7 über die zweite Wärmequellen-Regenerator-Wärmesenken-Baugruppe verbunden.
6. 4-Zyklen-Stirlingmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum oberhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 7 über die erste Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist und dass der Zylinderraum unterhalb von Kolben 1 mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 7 über die zweite Erhitzer-Regenerator-Kühler-Baugruppe verbunden ist. Zusätzlich ist der Zylinderraum oberhalb von Kolben 2 mit dem Zylinderraum unterhalb von Kolben 6 über die erste Wärmequellen-Regenerator-Wärmesenken-Baugruppe verbunden und der Zylinderraum unterhalb von Kolben 2 ist mit dem Zylinderraum oberhalb von Kolben 6 über die zweite Wärmequellen-Regenerator-Wärmesenken-Baugruppe verbunden.
7. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zylinder für die Kolben (1), (2), (6) und (7) in ihren Durchmessern voneinander unterscheiden.
8. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sein spezieller Erhitzer (10) so ausgebildet ist, dass 4 hintereinander liegende oder 4 paarweise gewickelte Einrohrspiralen in einem hohlen Gussgrundkörper angeordnet sind.
9. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur gleichmäßigen Anströmung der Regeneratormatrix aus einem dünneren Arbeitsgasverbindungsrohr vor der Matrix ein Strömungskörper eingebaut ist, der das Gas gleichmäßig verteilt, einen geringen beidseitigen Strömungswiderstand hat und vorzugsweise eine Kugel ist.
irsa
10. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen in der Zylindermitte in Form von Kolbenringen auf den Kolbenstangen ausgeführt werden.
11. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Zyklenkurzschlussventile (27) und (28) eingebaut werden um eine Regelung der teilnehmenden Kreisprozesse im Teillastbetrieb zu ermöglichen.
12. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sein Getriebe zur Erzielung des Phasenversatzes und zur Energieumwandlung in Form eines Lineargenerator-Linearmotor-Systems realisiert wird.
13. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Doppelkolbeneinheiten in Boxer- oder V-Form angeordnet werden.
14. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelt wirkenden Kolben der Doppelkolbeneinheiten als beidseitig nutzbare Membranen oder Faltenbälge, vorzugsweise in einer äußeren, druckdichten Umschließungswand ausgeführt werden.
15. 4-Zyklen-Stirlingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei 4-Zyklen-Maschinen gekoppelt werden indem an den beiden Kröpfungen der Kurbelwelle für die zwei Doppelkolbeneinheiten eines 4-Zyklen-Motors je eine weitere Doppelkolbeneinheit einer 4-Zyklen-Kühlmaschine anlenkt.
ErsatzbSatt
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