EP3622167B1 - Heissgasmaschine mit stufenkolben - Google Patents
Heissgasmaschine mit stufenkolben Download PDFInfo
- Publication number
- EP3622167B1 EP3622167B1 EP18722503.2A EP18722503A EP3622167B1 EP 3622167 B1 EP3622167 B1 EP 3622167B1 EP 18722503 A EP18722503 A EP 18722503A EP 3622167 B1 EP3622167 B1 EP 3622167B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- piston
- cylinder
- hot gas
- gas engine
- working
- 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.)
- Active
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 28
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 54
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 244000089486 Phragmites australis subsp australis Species 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
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
- F02G1/053—Component parts or details
-
- 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
- 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
- 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
-
- 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
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
- F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
-
- 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
- F02G2270/40—Piston assemblies
Definitions
- the present description relates to a hot gas engine with at least one double-acting displacement or working piston, for example a Stirling engine.
- Stirling engines are probably the best known representatives of hot gas engines. If air is used as the working gas, the term hot-air machine is also used. Some such machines can be operated both as an external combustion engine and as a heat pump or chiller. Other well-known types of hot-gas engines are, for example, the Manson engine, the Ericsson engine, etc.
- Stirling engine is used as a collective term for different hot-gas engines with a closed gas cycle (i.e. the working gas circulates exclusively inside the engine without contact with the surrounding atmosphere). used.
- Three basic types of Stirling engines can be distinguished, which are referred to as alpha type, beta type and gamma type, whereby in turn different variants of the individual types have become known, sometimes under special names (e.g.
- the hot-gas machine has a transmission with a connecting rod, a cylinder and a tube, which is at least partially arranged inside the cylinder.
- One end of an at least partially hollow differential piston is positioned between the tube and the inner wall of the cylinder to form an annular cylinder space.
- the connecting rod passes through the tube and is articulated to the differential piston inside the latter.
- the hot-gas machine has a gear that is arranged in a gear space in which ambient pressure prevails.
- the Stirling engine further includes a double-acting stepped piston disposed in a cylinder and having a larger diameter first section and a smaller diameter second section.
- the stepped piston is at least partially hollow and has a piston rod inside which is mechanically coupled to the transmission.
- the gear-facing second section of the stepped piston opens into a buffer space for the working gas of the Stirling engine, and inside the At least part of a sealing device is arranged on the stepped piston, which seals a passage of the piston rod between the buffer space and the gear space.
- the examples described here mainly concern different types of Stirling engines.
- the concepts described here (especially the die
- the basic shape of the piston and its mechanical coupling to the transmission can be transferred at least in part to other types of hot-gas machines.
- the designs of cylinder and piston explained using the various examples described here can be combined as desired in multi-cylinder machines.
- 1 shows an example of the structure of a gamma-type Stirling machine.
- the mode of operation of such a gamma-type Stirling engine is based on the fact that, for example, a displacement piston VK actuated by a crank mechanism (e.g.
- crankshaft 10 and connecting rod 12 in a displacement cylinder VZ alternately transfers the working gas via a heat exchanger (heater E), regenerator R and cooler K between a "hot" side H and a "cool” side C of the displacement cylinder VZ transported back and forth.
- the resulting pressure changes act on a working piston AK (on the right in 1 ), which transmits the resulting forces to the crankshaft 10 and generates a torque there.
- the piston rod 13 of the displacement piston VK is led out of the displacement cylinder VZ via a passage (seal 30) and is connected to the crankshaft 10 via a short connecting rod 12.
- the working piston AK trailing, for example, 90 degrees behind the displacement piston VK is connected via a line L to the displacement cylinder VZ.
- Devices for guiding the connecting rod head in order to absorb the lateral force are not shown.
- Various examples are in the publications WO 2009/082997A2 and DE 102 29 442 A1 described.
- Both examples 1 and 2 have in common that the piston (displacement piston VK in the gamma type, cf. 1 , or the working piston AK in the double-acting alpha type, cf. 2 ) within a gas-tight cylinder filled with working gas (displacement cylinder VZ in the gamma type or working cylinder AZ in the double-acting alpha type).
- the piston force is transmitted via a piston rod 13 attached to the piston VK or AK.
- the piston rod 13 is guided through an opening at the cool end C of the cylinder VZ or AZ and sealed (see 1 , seal 30).
- the outwardly guided end of the piston rod 13 can be connected to a connecting rod of a crank mechanism (for example connecting rod 12, crankshaft 10) which specifies the oscillating movements.
- a crank mechanism for example connecting rod 12, crankshaft 10.
- piston rod refers to a rod that is rigidly (not pivotably) connected to the respective piston, so that the piston rod can only move along the longitudinal axis S of the piston.
- a connecting rod is pivoted relative to the longitudinal axis S of the piston.
- the piston rod 13 takes off in the area of the bushing from the cylinder VZ (cf. 1 ) or AZ (cf. 2 ) those lateral forces which are caused by the inclined position of the connecting rod 12.
- These lateral forces can be problematic with regard to the storage of the piston rod 13.
- additional longitudinal guides for example crosshead guides—are installed in order to relieve the piston rod 13.
- Such machine elements can lead to an increase in the overall height of the entire arrangement, which is why relatively short connecting rods 12 are usually used.
- it can be unfavorable for the thermodynamic process of the Stirling engine if the piston movement deviates greatly from a sinusoidal curve.
- crank mechanism is generally regarded as a mechanical functional unit which is designed to convert an oscillating translational movement of the pistons into a rotation.
- a crank mechanism therefore does not necessarily have to be configured as in the examples according to FIG 1 or 2 , in which the connecting rods are deflected directly on a crankshaft.
- the crank drive can have a Ross-Yoke mechanism.
- a wobble plate may be connected to the shaft to convert the oscillating movement of the pistons into rotation.
- Figure 1 shows an improved example of a gamma-type Stirling engine not according to the invention.
- the example shown is essentially the same as the example below 1 , but the displacement piston VK has at its lower end (on the "cool" side C) instead of the piston rod 13 a hollow cylinder (tube) with an outside diameter d that is smaller than the outside diameter D of the upper part of the piston VK.
- the piston VK is a differential piston designed as a (double-acting) stepped piston, which has a first section S 1 with a larger diameter D and a second section S 2 with a smaller diameter d.
- the displacement piston VK designed as a stepped piston is at least partially hollow, and the hollow cylinder with a diameter d (section S 2 of the stepped piston) allows a passage for a sufficiently long connecting rod 12, the upper end of which is inside the stepped piston VK in the area of the larger diameter D (section S 1 of the stepped piston VK) is articulated on this.
- the connecting rod 12 is therefore not connected to the piston VK at the lower end thereof, but extends far into the piston VK up to the section S 1 .
- the connecting rod 12 can be made significantly longer as a result.
- the area of the larger diameter D (section S 1 ) is clearly delimited in the non-inventive examples shown here and is (in the axial direction) above the step in the stepped piston at which the diameter widens from the smaller value d to the larger value D. If the transition from the smaller Diameter d to the larger diameter D does not take place in one step, but gradually, the area S 1 of the larger diameter is that (axial) cylinder section in which the diameter is larger than the small diameter d.
- the pivot axis of the connecting rod 12 is denoted by A.
- the connecting rod 12 can be articulated by means of different types of bearings in the piston.
- a cylindrical slide bearing or roller bearing can be used.
- a spherical joint bearing can be used. This can be arranged at the upper end of the connecting rod 12, for example.
- the connecting rod is articulated in the first section S 1 (in which the diameter of the piston VK is larger than the small diameter d) of the stepped piston. This means that the pivot axis A of the connecting rod 12 is in the section S 1 .
- a guide element F sliding surfaces
- the piston force perpendicular to the piston center axis S is relatively low. Since this force is divided between the two guide surfaces F, there is an extremely low specific surface load on the sliding surfaces.
- This arrangement allows the use of oil-free sliding elements as guide elements F, for example made of PTFE-graphite compounds with a low coefficient of friction.
- the two sliding elements F also ensure precise linear guidance of the piston VK and prevent tilting movements that can occur with one-piece or closely spaced guide elements.
- the diameter of the stepped piston VK can be dimensioned, for example, in such a way that the smaller diameter d of the stepped piston (outer diameter of the hollow cylinder) is about 70% of the larger diameter D of the stepped piston, corresponding to a surface division of the circular ring surface that is formed ((D 2 -d 2 ) ⁇ ⁇ /4) in relation to the circular area defined by the hollow cylinder (d 2 ⁇ /4) of around 1:1.
- the area below the stage of the stage cylinder is therefore the "cool side" C of the stepped piston VK or the displacement cylinder VZ.
- the cylinder volume in the displacement cylinder VZ above the stepped piston VK is filled with hot working gas during operation.
- the area above the first section S1 of the stepped piston VK is therefore the "hot side" H.
- a sealing ring 20 is arranged in the second section S 2 of the stepped piston VK.
- another sealing ring 21 is arranged in the first section S 1 of the stepped piston VK.
- the sealing ring 21 seals the hot side H against the cool side C of the displacement cylinder VZ
- the sealing ring 20 seals the cool side C of the displacement cylinder VZ against a buffer space P below (cf. also 4 , where the stepped piston there is a working piston of a double-acting Alpha machine and piston rings are provided as sealing rings).
- the hot side H and the cool side C of the displacement cylinder VZ are connected via heater E, regenerator R and cooler K, which is why the pressure on both sides is essentially the same.
- the sealing ring 21 essentially serves to prevent process gas from flowing through (leakage) between the stepped piston VK and the inner wall of the cylinder.
- the sealing ring 20 must seal the interior of the displacement cylinder VZ against the buffer space P, which is why the sealing ring 20 is generally designed as a piston ring.
- the seal 22 arranged on the working piston AK must seal the working space of the working cylinder AZ against a buffer space P located underneath, which is why the seal 22 is generally also designed as a piston ring.
- piston guides F and piston seals 20, 21 are mounted on or in the piston as elements that move with the piston, or are arranged on the inside of the cylinder as fixed, non-moving elements are and slide along the piston skirt.
- Exemplary 3 the piston ring 21 and the guide element F are arranged in the area of the large diameter D of the stepped piston and the elements accordingly slide on the inner wall of the cylinder VZ.
- the guide element F and the piston ring 20 are fixedly attached to the inside of the cylinder.
- FIG. 4 1 shows an improved example of a piston-cylinder unit, not according to the invention, of a double-acting Alpha-type Stirling engine.
- This piston-cylinder unit e.g. four as in the example 2
- the working pistons AK, AK ⁇ have at their lower end (on the "cool" side C) instead of the piston rods 13 each a hollow cylinder (tube) with a diameter d, which is smaller than the diameter D of the upper part of the respective piston AK, AK'.
- the working pistons AK in the present example can be constructed essentially the same as the displacement piston VK, which is designed as a stepped piston, in the previous example 3 , and reference is made to the associated description above.
- the functioning of the two motor types in 3 and 4 is different (see above description of the 1 and 2 ).
- the working pistons AK designed as stepped pistons can differ from the displacement piston VK designed as stepped pistons from the previous example, however, for example in the seals.
- the sealing rings 20 and 21 can both be designed as (pressure-loaded) piston rings, since they have to withstand the pressure difference between the hot side H (expansion space) and the cool side C (compression space) of the working cylinders AZ, AZ ⁇ .
- oil scraper elements A oil scraper rings
- section S 2 small piston diameter
- a low lambda value (r K /l P ) enables an almost sinusoidal piston movement accompanied by low second-order mass forces and a favorable course of the gas mass flow through heater E, regenerator R and cooler K.
- the working piston AK approximately in the middle position, which is why no offset is visible on the crankshaft 10.
- FIG 12 shows another example of a gamma-type Stirling engine, not in accordance with the invention, which is constructed similarly to and as the example shown in FIG 3 .
- the working piston AK is designed as a single-acting stepped piston.
- the stepped piston has a first section S 1 'with a larger outside diameter D' and a second section S 2 'with a smaller outside diameter d ⁇ .
- the working space AR of the working cylinder AZ is the annular space that is formed between the inner wall of the cylinder and the second section S 2 ′ of the stepped piston.
- the connecting line L between the cool side C of the displacement cylinder VZ and the working cylinder consequently opens into the aforementioned annular space (cylinder space AR).
- the working piston AK has a continuous opening along its longitudinal axis, so that a pressure equalization can take place between the buffer space P and the cylinder space P ⁇ on the end face of the working piston AK.
- the arrows drawn in, which run through the working piston, indicate that a gas flow is possible through the opening in the working piston AK, which enables the mentioned pressure equalization.
- the connecting rod 12 coupled to the working piston AK is—similar to the displacement piston VK—articulated inside the working piston AK in the region S 1 ′ of the larger diameter D′.
- the sealing ring 23 seals the cylinder space AR (working space/annular space) of the working cylinder AZ toward the buffer space P.
- the sealing ring 22 seals off the working space AR from the front cylinder space P ⁇ , in which the same pressure prevails as in the buffer space P.
- Both seals 22, 23 can be designed as piston rings.
- the description is applied 3 referred. Compared to the example from 3 enables the variant figure 5 a shorter line L between displacement cylinder VZ and working cylinder AZ and consequently a smaller dead space, with a comparatively long connecting rod 11.
- Figure 12 shows another example of a gamma-type Stirling engine, not according to the invention, which differs from the previous example as far as the function and design of the pistons are concerned figure 5 is very similar.
- the main difference between the examples from figure 5 and 6 consists in the position of the cylinders relative to each other.
- the longitudinal axes S and S' of displacement cylinder VZ and working cylinder AZ are parallel, whereas in the previous example the longitudinal axes S and S' are essentially parallel enclose a right angle and thus form a V-engine.
- the parallel arrangement of the cylinders enables an even shorter line connection L between displacement cylinder VZ and working cylinder AZ and consequently an even smaller dead space.
- the description to the 3 and 5 referred.
- crank mechanism according to 7 has a so-called Ross-Yoke mechanism.
- the connecting rods 11 and 12 do not directly connect the pistons to the crankshaft 10, but the ends of the connecting rods 11 and 12 facing away from the pistons are articulated on a rocker 14 (yoke, yoke ), which the oscillating movement of the pistons on the Crankshaft 10 transmits.
- the rocker 14 is additionally mounted on the transmission housing via a further connecting rod 13 .
- Such a Ross-Yoke mechanism is known per se and is therefore not explained in more detail.
- the example is off 7 practically the same structure as the example 6 and reference is made to the above explanations.
- FIG. 8 shows a variant of the example 4 , wherein four or more cylinder units (working cylinder AZ; working cylinder AZ ⁇ ) drive an output shaft 10 via a swash plate gear.
- the sectional view shown shows two (in relation to the transmission) oppositely arranged cylinder units.
- the "crank" of the shaft 10 is formed by the slanted swash plate, on which the connecting rods 11 and 12 are articulated (eg by means of spherical bearings).
- Swash plate gears are known per se and are therefore not explained further here.
- FIG. 12 is a schematic plan view showing how such a motor can be constructed.
- Two cylinders AZ and AZ ⁇ each are arranged in planes E 1 and E 2 , with the cylinder longitudinal axes lying in planes E 1 and E 2 , which are perpendicular to one another (which does not necessarily have to be the case).
- a cylinder AZ in the first level E 1 is connected (via heater E, regenerator R and cooler K) to a corresponding cylinder AZ in the second level E 2 .
- This in turn is connected to the second cylinder AZ ⁇ in the first level, etc.
- a formed four-cylinder engine In this way, a formed four-cylinder engine.
- constructions with more than four cylinders are also possible.
- a stepped piston as described in the above examples of a gamma-type and (double-acting) alpha-type Stirling engine can also be used in a beta-type Stirling engine.
- An example of a beta machine is in 9 shown. Similar to a gamma machine (cf. 3 ) a beta machine has a displacement piston VK and a working piston AK. Unlike in the example 3 However, the displacement piston VK and the working piston AK move in the same cylinder Z. The displacement piston VK is as in the gamma machine (cf.
- the working piston AK is designed as a ring-shaped piston (annular piston) and moves coaxially to the displacement piston VK.
- the outer diameter of the annular piston AK is denoted by D A and the inner diameter of the annular piston corresponds (apart from the piston clearance) to the small diameter d of the stepped piston VK.
- the section S 2 of the stepped piston VK with the smaller diameter d is passed through the annular piston AK.
- the sealing rings can be arranged on the annular piston AK, one sealing on the outside (seal 22a) and one sealing on the inside (seal 22b).
- the guide sliding surfaces F can be arranged on the annular piston AK (inside and outside).
- other designs are also possible in this regard, for example the arrangement of the piston ring 22b on the stepped piston VK in section S 2 or the arrangement of the guide sliding surfaces F on the cylinder Z.
- the working piston AK designed as an annular piston, is shown coupled to the crankshaft 10 via two connecting rods 11a, 11b arranged symmetrically to the central axis S.
- the cylinder Z has a stepped design, which allows a larger outside diameter D A of the annular piston AK compared to the outside diameter D of section S 1 of the stepped piston VK.
- the piston surface annular surface (D A 2 ⁇ d 2 ) ⁇ /4) gained by the larger outside diameter D A can be used to correspondingly reduce the piston stroke of the working piston.
- a similarly favorable lambda can be achieved as with the connecting rod 12 of the displacement piston VK.
- the piston areas (annular areas) of stepped pistons (displacement pistons VK) and ring pistons (working pistons AK) and the associated piston strokes can be selected in such a way that the ratio of the stroke volumes is approx. 1:1.
- the displacement piston VK approximately halfway, which is why no offset is visible on the crankshaft 10.
- the displacement piston VK leads the working piston AK by about 90 degrees (in relation to the angular position of the crankshaft 10).
- the crankshaft 10 is as per the example 3 located in the buffer space P.
- FIG. 10 shows a variant of the example not according to the invention 3 .
- the examples from 3 and 10 are functionally and kinematically equivalent.
- the two examples differ only in the structure of the displacement cylinder VZ and the displacement piston VK arranged therein, with the piston stroke and cylinder volume being able to be the same in both variants.
- a slightly differently designed differential piston is used instead of a stepped piston.
- the differential piston is guided coaxially to a tube R, which protrudes into the interior of the displacement cylinder VZ (and into the differential piston).
- the differential piston is (at least partially) hollow and arranged between the tube R and the inner wall of the cylinder, so that an annular cylinder space (annular space) is created below the differential piston between the lateral surface of the tube R and the inner surface of the cylinder, as is also the case when using a stepped piston of the case would be.
- guide can be arranged on the outside of the differential piston or on the inner wall of the cylinder.
- the tube R is rigidly connected to the motor housing (e.g. screwed) and the seal 20 seals the annular space (i.e.
- the example from 11 is a modification of the example figure 5 . Both examples are functionally and kinematically equivalent.
- displacement cylinder VZ and displacement piston VK have the same structure as in the previous example 10 .
- This design replaces the stepped piston figure 5 .
- the working piston AK is according to 11 designed as a ring piston, which is also arranged between a tube R', which protrudes into the working piston AK, and is sealed towards the lateral surface of a tube R' (see, for example, piston ring 23).
- the tube R ⁇ is - analogously to the tube R in the displacement cylinder VZ - rigidly connected to the motor housing and, as mentioned, protrudes into the working cylinder AZ.
- the working piston AK is hollow and allows pressure equalization between the buffer space P and the cylinder space P ⁇ on the front side of the working piston AK.
- the sealing ring 22 is essentially the same as in figure 5 .
- the sealing ring 23 seals between the working piston AK and the pipe R ⁇ .
- the example from 12 is a modification of the example 4 , where the stepped piston from 4 was replaced by a differential piston.
- Working cylinder AZ and working piston AK are essentially constructed in the same way as displacement piston VK and displacement cylinder in 11 and reference is made to the above explanations.
- FIG. 13 shows an example of a hot gas engine which has become known as the Manson engine. Since the working gas does not circulate in a closed circuit (there is a connection to the buffer chamber or the atmosphere via a valve), the Manson engine shown is not, strictly speaking, a Stirling engine.
- the stepped piston functions equally as a displacement and working piston and is denoted by AK in the present example.
- a valve V is opened for a short time, for example via a mechanical valve control, which connects the annular cylinder space (between the narrower section of the stepped piston and the inner wall of the cylinder AZ) with the ambient pressure in the buffer space P.
- the mechanical valve control can, for example, comprise a lever 41 which is pivotably mounted about a pivot point 40 and which is tilted by means of cams 44a and 44b arranged on the shaft 10.
- the lever 41 transmits this tilting movement to the valve tappet of the valve V against the restoring force of a spring 42.
- a roller 43 which rolls on the shaft 10 can be attached to the lower end of the lever 41.
- the structure and function of a Manson engine are known per se (e.g. from the publications DE 199 04 269 A1 and GB 2554458A ) and are therefore not explained further here.
- the gear (cf. 14 , gear room G) is not used as a buffer room, but works under atmospheric pressure.
- the buffer space (which is under the pressure of the working gas) must be sealed off from the gear space, which is done with a piston rod, for example, using special sealing elements.
- a sealing element is known per se.
- Such an example is in 14 shown.
- 14 shows a piston-cylinder unit of a double-acting Alpha-type Stirling engine.
- Several of these piston-cylinder units e.g. four as in the example from 2
- a double-acting stepped piston is provided as the working piston AK according to the example shown.
- the stepped piston AK has a first section S 1 with a larger diameter D and a second section S 2 with a smaller diameter d, the stepped piston AK being at least partially (at least in the area of the second section S 2 with a diameter d ) is hollow.
- the stepped piston AK is not directly connected to a connecting rod of a crank mechanism, but has (as shown in the example 2 ) a piston rod 13 on.
- the guiding and sealing elements of the piston rod 13 can be arranged within the piston shaft of the stepped piston facing the crank mechanism (section S 2 with external diameter d).
- the piston rod 13 can be connected to a crankshaft, for example via a connecting rod, in the same or similar manner as in the example from FIG 2 (with the associated disadvantages).
- the crank mechanism (e.g. crankshaft 10, cf. Eg 2 ) facing second section S 2 of the stepped piston AK opens into a buffer space P for the working gas of the Stirling engine.
- a partition wall 33 separates the crankcase between the buffer space P and the transmission space G, in which the transmission is located (in 14 not shown, cf. 7 and 8th ).
- the piston rod 13 connected to the stepped piston AK is guided through an opening in the partition wall 33 .
- the seal comprises a sleeve 31 which is rigidly connected to the partition wall 33 and through which the piston rod 13 runs.
- An annular sealing element 35 is arranged inside the sleeve 31 around the piston rod 13 .
- the sealing element 35 is clamped between two conical disks 34 along the longitudinal axis S of the piston rod 13 (cylinder axis S).
- the prestressing force required for this is generated by a spring 32 which can be arranged inside the sleeve 31 around the piston rod 13 (e.g. in the case of a spiral spring) and which exerts a force on the discs 34 along the longitudinal axis S of the piston rod 13.
- a spring 32 which can be arranged inside the sleeve 31 around the piston rod 13 (e.g. in the case of a spiral spring) and which exerts a force on the discs 34 along the longitudinal axis S of the piston rod 13.
- the crank mechanism is arranged in the buffer space.
- the present example allows a separation of buffer space P and gear space G, so that the gear can work under ambient pressure.
- a construction according to 2 theoretically would not require buffer space.
- a separate buffer space P can be advantageous, since otherwise the lower piston section S 2 would generate excessive pressure fluctuations and consequently excessive forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Description
- Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Heißgasmaschine mit zumindest einem doppelt wirkenden Verdränger- oder Arbeitskolben, beispielsweise eine Stirlingmaschine.
- Stirlingmaschinen sind vermutlich die bekanntesten Vertreter von Heißgasmaschinen. Sofern Luft als Arbeitsgas verwendet wird, ist auch der Begriff Heißluftmaschine gebräuchlich. Einige solcher Maschinen können sowohl als Motor mit externer Verbrennung, als auch als Wärmepumpe oder Kältemaschine betrieben werden. Andere bekannte Typen von Heißgasmaschinen sind z.B. der Manson-Motor, der Ericsson-Motor, etc. Heutzutage wird der Begriff "Stirlingmaschine" als Sammelbegriff für unterschiedliche Heißgasmaschinen mit einem abgeschlossenen Gaskreislauf (d.h. das Arbeitsgas zirkuliert ausschließlich innerhalb der Maschine ohne Kontakt zur umgebenden Atmosphäre) verwendet. Bei Stirlingmaschinen können drei grundlegende Typen unterschieden werden, die als Alpha-Typ, Beta-Typ und Gamma-Typ bezeichnet werden, wobei wiederum verschiedener Varianten der einzelnen Typen, teilweise unter speziellen Namen bekannt geworden sind (z.B. Rider-Motor, Siemens-Motor, etc.). Darüber hinaus wird beim Alpha-Typ noch zwischen einfachwirkenden und doppeltwirkenden Maschinen unterschieden. Von allen diesen Typen ist eine Vielzahl spezifischer Bauweisen bekannt. Die verschiedenen Typen und Bauweisen von Stirlingmaschinen haben unter verschiedenen Gesichtspunkten jeweils Vor- und Nachteile. Der Erfinder hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine verbesserte Heißgasmaschine zu schaffen, welche gewisse Nachteile von Stirlingmaschinen mit Verdrängerkolben (Beta- und Gamma-Typ) oder mit doppeltwirkenden Arbeitskolben (doppeltwirkender Alpha-Typ) und anderen Typen von Heißgasmaschinen vermeidet. Die Publikation
US 5,103,64 beschreibt eine Stirlingmaschine mit einem sogenannten Ross-Yoke. Die PublikationUS 3,839,858 beschreibt einen anderen Typ von Heißgasmaschine, in der Stufenkolben verwendet werder Eine alternative Heißgasmaschine ist ausWO 91/16533 - Die oben genannte Aufgabe wird durch die Stirlingmaschine gemäß Anspruch 1gelöst. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Erfindungsgemäß weist die Heißgasmaschine, ein Getriebe mit einem Pleuel, einen Zylinder sowie ein Rohr auf, das zumindest teilweise im Inneren des Zylinders angeordnet ist. Ein Ende eines zumindest teilweise hohlen Differentialkolbens ist zwischen Rohr und der Innenwand des Zylinders angeordnet, sodass ein ringförmiger Zylinderraum gebildet wird. Das Pleuel verläuft durch das Rohr hindurch und ist im Inneren des Differentialkolbens an diesem angelenkt.
- Gemäß einem weiteren Beispiel weist die Heißgasmaschine ein Getriebe auf, das in einem Getrieberaum angeordnet ist, in dem Umgebungsdruck herrscht. Die Stirlingmaschine weist weiter einen in einem Zylinder angeordneten doppeltwirkenden Stufenkolben auf, der einen ersten Abschnitt mit einem größeren Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser hat. Der Stufenkolben ist zumindest teilweise hohl und weist im Inneren eine Kolbenstange auf, die mechanisch mit dem Getriebe gekoppelt ist. Der dem Getriebe zugewandte zweite Abschnitt des Stufenkolbens mündet in einen Pufferraum für das Arbeitsgas der Stirlingmaschine, und im Inneren des Stufenkolbens ist zumindest ein Teil einer Dichtungsvorrichtung angeordnet, die eine Durchführung der Kolbenstange zwischen Pufferraum und Getrieberaum abdichtet.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. Zu den Abbildungen:
-
Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ. -
Figur 2 zeigt einen schematischen Aufbau einer Stirlingmaschine vom doppelt wirkenden Alpha-Typ. -
Figur 3 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Verdrängerkolben. -
Figur 4 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Kolben-Zylindereinheit einer Stirlingmaschine vom doppelt wirkenden Alpha-Typ mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Arbeitskolben. -
Figur 5 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typähnlich wieFig. 3 , wobei der Arbeitskolben als (einfach wirkender) Stufenkolben ausgebildet ist.. -
Figur 6 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ, die, was die Funktion betrifft, ähnlich zu dem Beispiel ausFig. 5 ist, jedoch parallel angeordnete Kolben und Zylinder aufweist. -
Figur 7 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ, die, was die Funktion betrifft, ähnlich zu dem Beispiel ausFig. 6 ist, jedoch als Kurbeltrieb eine sogenanntes Ross-Yoke-Getriebe aufweist. -
Figur 8 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Kolben-Zylindereinheit einer Stirlingmaschine vom doppelt wirkenden Alpha-Typ als Stufenkolben ausgebildeten Arbeitskolben, die über ein Taumelscheibengetriebe mit einer Welle gekoppelt sind. -
Figur 9 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Beta-Typ mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Verdrängerkolben. -
Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches, was die Funktion und die Kinematik betrifft, praktisch äquivalent zu dem Beispiel ausFig. 3 ist; als Verdrängerkolben wird allerdings statt eines Stufenkolbens ein zumindest teilweise hohler Differentialkolben verwendet, der zwischen einem Rohr, das in den Zylinder hineinragt, und der Zylinderinnenwand angeordnet ist. -
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches, was die Funktion und die Kinematik betrifft, praktisch äquivalent zu dem Bespiel ausFig. 5 ist, wobei als Verdrängerkolben statt eines Stufenkolbens ein zumindest teilweise hohler Differentialkolben und als Arbeitskolben ein Ringkolben verwendet wird, wobei sowohl der Differentialkolben als auch der Ringkolben jeweils zwischen einem Rohr, das in den jeweiligen Zylinder hineinragt, und der Zylinderinnenwand angeordnet sind. -
Figur 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kolben-Zylindereinheit einer Stirlingmaschine vom doppelt wirkenden Alpha-Typ (ähnlich wie inFig. 4 ) mit einem Arbeitskolben, der als Differentialkolben ausgebildet ist, der zwischen einem Rohr, das in den Zylinder hineinragt, und der Zylinderinnenwand angeordnet ist. -
Figur 13 illustriert zeigt ein Beispiel eines Manson-Motors mit einem Stufenkolben gemäß der hier beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Beispiele. -
Figur 14 zeigt eine alternative Kopplung zwischen Stufenkolben und Kurbeltrieb einer Stirlingmaschine gemäßFig. 4 . - Die hier beschriebenen Beispiele betreffen hauptsächlich unterschiedliche Typen von Stirlingmaschinen. Die hier beschriebenen Konzepte (insbesondere die die Grundform der Kolben und dessen mechanische Kopplung mit dem Getriebe) sind jedoch zumindest teilweise auf andere Typen von Heißgasmaschinen übertragbar. Zudem können die anhand der verschiedenen hier beschriebenen Beispiele erläuterte Bauformen von Zylinder und Kolben bei mehrzylindrigen Maschinen beliebig kombiniert werden.
Fig. 1 zeigt exemplarisch den Aufbau einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ. Die Wirkungsweise einer solchen Stirlingmaschine vom Gamma-Typ beruht darauf, dass beispielsweise ein über einen Kurbeltrieb (z.B. mit Kurbelwelle 10 und Pleuel 12) betätigter Verdrängerkolben VK in einem Verdrängerzylinder VZ das Arbeitsgas wechselweise über Wärmetauscher (Erhitzer E), Regenerator R und Kühler K zwischen einer "heißen" Seite H und einer "kühlen" Seite C des Verdrängerzylinders VZ hin und her befördert. Die dabei entstehenden Druckänderungen wirken auf einen Arbeitskolben AK (rechts inFig. 1 ), der die resultierenden Kräfte auf die Kurbelwelle 10 überträgt und dort ein Drehmoment erzeugt. Die Kolbenstange 13 des Verdrängerkolbens VK ist über eine Durchführung aus dem Verdrängerzylinder VZ herausgeführt (Dichtung 30) und über ein kurzes Pleuel 12 mit der Kurbelwelle 10 verbunden. Der mit beispielsweise 90 Grad hinter dem Verdrängerkolben VK nachlaufende Arbeitskolben AK ist über eine Leitung L mit dem Verdrängerzylinder VZ verbunden. Nicht dargestellt sind Einrichtungen zur Führung des Pleuelkopfes zwecks Aufnahme der Seitenkraft. Verschiedene Beispiele sind in den PublikationenWO 2009/082997A2 undDE 102 29 442 A1 beschrieben. - Eine mit dem im Verdrängerzylinder VZ angeordneten Verdrängerkolben VK beim Gamma-Typ (siehe
Fig. 1 ) vergleichbare Konstruktion wird bei einer doppeltwirkenden Stirlingmaschine vom Alpha-Typ (auch Siemens-Typ genannt) verwendet, die inFig. 2 exemplarisch dargestellt ist. Anders als der Gamma-Typ ausFig. 1 weist eine doppeltwirkende Stirlingmaschine vom Alpha-Typ allerdings keinen separaten Verdrängerkolben bzw. Verdrängerzylinder, sondern mehrere miteinander verbundene Arbeitskolben-Arbeitszylindereinheiten. Dabei ist - wie inFig. 2 dargestellt - das heiße Ende H eines Arbeitszylinders AZ jeweils über Erhitzer E, Regenerator R und Kühler K mit dem kalten Ende C des nächsten Arbeitszylinders AZ` verbunden. Insofern funktioniert dieser Typ nur bei Maschinen mit mehreren Zylindern. Häufig werden - wie inFig. 2 gezeigt - vier Kolben-Zylindereinheiten eingesetzt, die jeweils gleich aufgebaut sind und deren Kolben um jeweils 90 Grad (bezogen auf eine volle Umdrehung der Kurbelwelle) phasenversetzt arbeiten. Die Winkelpositionen der einzelnen Arbeitskolben sind inFig. 2 eingezeichnet. Es sind auch Maschinen mit mehr als vier Kolben-Zylindereinheiten möglich. Nicht dargestellt sind Einrichtungen zur Führung des Pleuelkopfes zwecks Aufnahme der Seitenkraft. Die dargestellte doppeltwirkende Stirlingmaschine wird auch als Siemens-Heißgasmotor bezeichnet. Verschiedene weitere Beispiele sind in den PublikationenUS 3,940,934 ,US 4,069,671 undUS 4,195,554 beschrieben - Beiden Beispielen aus
Fig. 1 und2 ist gemeinsam, dass der Kolben (Verdrängerkolben VK beim Gamma-Typ, vgl.Fig. 1 , bzw. der Arbeitskolben AK beim doppelt-wirkenden Alpha-Typ, vgl.Fig. 2 ) innerhalb eines gasdichten, mit Arbeitsgas gefüllten Zylinders (Verdrängerzylinder VZ beim Gamma-Typ bzw. Arbeitszylinder AZ beim doppelt-wirkenden Alpha-Typ) bewegt wird. Die Kolbenkraft wird über eine am Kolben VK bzw. AK befestigte Kolbenstange 13 übertragen. Die Kolbenstange 13 ist in den dargestellten Beispielen am kühlen Ende C des Zylinders VZ bzw. AZ durch eine Öffnung geführt und abgedichtet (sieheFig. 1 , Dichtung 30). Das nach außen geführte Ende der Kolbenstange 13 kann mit einem Pleuel eines Kurbeltriebes (z.B. Pleuel 12, Kurbelwelle 10) verbunden sein, der die oszillierenden Bewegungen vorgibt. Der Begriff Kolbenstange bezeichnet in Bezug auf die hier beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Beispiele eine Stange, die mit dem jeweiligen Kolben starr (nicht schwenkbar) verbunden ist, sodass die Kolbenstange sich nur entlang der Kolbenlängsachse S bewegen kann. Im Gegensatz dazu ist ein Pleuel gegenüber der Kolbenlängsachse S schwenkbar gelagert. - Bei den dargestellten Konstruktionen nimmt die Kolbenstange 13 im Bereich der Durchführung aus dem Zylinder VZ (vgl.
Fig. 1 ) bzw. AZ (vgl.Fig. 2 ) jene Seitenkräfte auf, welche von der Schrägstellung des Pleuels 12 verursacht werden. Diese Seitenkräfte können in Bezug auf die Lagerung der Kolbenstange 13 problematisch sein. In manchen Konstruktionen werden daher zusätzliche Längsführungen - beispielsweise Kreuzkopfführungen - angebracht, um die Kolbenstange 13 zu entlasten. Derartige Maschinenelemente können jedoch zu einer Vergrößerung der Bauhöhe der gesamten Anordnung führen, weshalb meist relativ kurze Pleuel 12 eingesetzt werden. Diese wiederum bewirken ein ungünstiges Verhältnis von Kurbelradius rK zu Pleuellänge lp (Lambda-Wert, sieheFig. 1 ), was sich sowohl in Bezug auf hohe Seitenkräfte als auch auf einen hohen Anteil von Massenkräften zweiter Ordnung auswirkt. Darüber hinaus kann es für den thermodynamischen Prozess der Stirlingmaschine ungünstig sein, wenn die Kolbenbewegung stark von einem sinusförmigen Verlauf abweicht. - Bei ölgeschmiertem Kurbeltrieb kann es erforderlich sein, entlang der Kolbenstange 13 Maßnahmen zu treffen, damit das Öl nicht in den Prozessraum bzw. in das Arbeitsgas gelangen kann. Solche Abdichtungen können zusätzlich zur Verlängerung der Bauhöhe der Stirlingmaschine beitragen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass ein Kurbelrieb im Allgemeinen als eine mechanische Funktionseinheit betrachtet wird, die dazu ausgebildet ist, eine oszillierende translatorische Bewegung der Kolben in eine Rotation umzuwandeln. Ein Kurbeltrieb muss also nicht notwendigerweise so ausgestaltet sein wie in den Beispielen gemäß
Fig. 1 oder2 , bei denen die Pleuel direkt an einer Kurbelwelle abgelenkt sind. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Kurbeltrieb einen Ross-Yoke-Mechanismus aufweisen. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann eine Taumelscheibe mit der Welle verbunden sein, um die oszillierende Bewegung der Kolben in eine Rotation umzuwandeln. -
Fig. 3 zeigt exemplarisch ein verbessertes nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ. Das dargestellte Beispiel ist im Wesentlichen gleich wie das Beispiel ausFig. 1 , jedoch weist der Verdrängerkolben VK an seinem unteren Ende (an der "kühlen" Seite C) statt der Kolbenstange 13 einen Hohlzylinder (Rohr) mit einem Außendurchmesser d auf, der kleiner ist als der Außendurchmesser D des oberen Teils des Kolbens VK. In anderen Worten, der Kolben VK ist ein als (doppeltwirkender) Stufenkolben ausgebildeter Differentialkolben, der einen ersten Abschnitt S1 mit einen größeren Durchmesser D und einen zweiten Abschnitt S2 mit einem kleineren Durchmesser d aufweist. - Der als Stufenkolben ausgebildete Verdrängerkolben VK ist zumindest teilweise hohl, und der Hohlzylinder mit Durchmesser d (Abschnitt S2 des Stufenkolbens) ermöglicht eine Durchführung für eine ausreichend lange Pleuelstange 12, deren oberes Ende im Inneren des Stufenkolbens VK im Bereich des größeren Durchmessers D (Abschnitt S1 des Stufenkolbens VK) an diesem angelenkt ist. Die Pleuelstange 12 ist also nicht am unteren Ende des Kolbens VK mit diesem verbunden, sondern reicht weit in den Kolben VK bis in den Abschnitt S1 hinein. Im Vergleich zu dem Beispiel aus
Fig. 1 kann dadurch die Pleuelstange 12 deutlich länger ausgeführt werden. Der Bereich des größeren Durchmessers D (Abschnitt S1) ist in den hier dargestellten nicht erfindungsgemäßen Beispielen klar abgegrenzt und liegt (in axialer Richtung) oberhalb der Stufe im Stufenkolben, an der sich der Durchmesser vom kleineren Wert d auf den größeren Wert D aufweitet. Wenn der Übergang vom kleineren Durchmesser d auf den größeren Durchmesser D nicht in einer Stufe, sondern graduell erfolgt, ist der Bereich S1 des größeren Durchmessers jener (axiale) Zylinderabschnitt, in dem der Durchmesser größer ist als der kleine Durchmesser d. - Die Schwenkachse des Pleuels 12 ist mit A bezeichnet. Das Pleuel 12 kann mittels unterschiedlicher Typen von Lagern im Kolben angelenkt sein. Beispielsweise kann ein zylindrisches Gleitlager oder Wälzlager verwendet werden. Alternativ kann ein sphärisches Gelenklager verwendet werden. Dieses kann z.B. am oberen Ende des Pleuels 12 angeordnet sein. Das Pleuel ist wie erwähnt im ersten Abschnitt S1 (in dem der Durchmesser des Kolbens VK größer als der kleine Durchmesser d ist) des Stufenkolbens angelenkt. Das bedeutet, dass die Schwenkachse A des Pleuels 12 in dem Abschnitt S1 liegt.
- Zur Aufnahme der Kolben-Seitenkraft senkrecht zur Mittelachse S des Verdrängerzylinders VZ kann es sinnvoll sein, sowohl im Bereich des großen Durchmessers D (Abschnitt S1) des Stufenkolbens VK als auch im Bereich des kleinen Durchmessers d (Abschnitt S2) jeweils ein Führungselement F (Gleitflächen) vorzusehen. Wegen des niedrigen Verhältnisses Kurbelradius/Pleuellänge ist die Kolbenkraft senkrecht zur Kolbenmittelachse S verhältnismäßig gering. Da sich diese Kraft auf die beiden Führungsflächen F aufteilt, tritt eine äußerst geringe spezifische Flächenbelastung der Gleitflächen auf. Diese Anordnung erlaubt die Verwendung von ölfreien Gleitelementen als Führungselemente F, beispielsweise aus PTFE-Graphit-Compounds mit niedrigem Reibungskoeffizienten. Die beiden Gleitelemente F sorgen darüber hinaus für eine exakte Linearführung des Kolbens VK und verhindern Kippbewegungen, wie sie bei einteiligen oder eng beabstandeten Führungselementen auftreten können.
- Die Dimensionierung der Durchmesser des Stufenkolbens VK kann beispielsweise derart erfolgen, dass der kleinere Durchmesser d des Stufenkolbens (Außendurchmesser Hohlzylinder) etwa 70% vom größeren Durchmesser D des Stufenkolbens aufweist, entsprechend einer Flächenaufteilung der sich bildenden Kreisringfläche ((D2-d2)×π/4) im Verhältnis zu der vom Hohlzylinder definierten Kreisfläche (d2×π/4) von rund 1:1. Zwischen dem zweiten Abschnitt S2 des Stufenkolbens VK und der Zylinderoberfläche befindet sich ein Ringvolumen, welches im Betrieb mit gekühltem Arbeitsgas gefüllt ist. Der Bereich unterhalb der Stufe des Stufenzylinders ist demnach die "kühle Seite" C des Stufenkolbens VK bzw. des Verdrängerzylinders VZ. Das Zylindervolumen im Verdrängerzylinder VZ oberhalb des Stufenkolbens VK ist im Betrieb mit heißem Arbeitsgas gefüllt. Der Bereich oberhalb des ersten Abschnitts S1 des Stufenkolbens VK ist demnach die "heiße Seite" H.
- Im zweiten Abschnitt S2 des Stufenkolbens VK ist ein Dichtring 20 angeordnet. Gleichermaßen ist im ersten Abschnitt S1 des Stufenkolbens VK ein weiterer Dichtring 21 angeordnet. Der Dichtring 21 dichtet die heiße Seite H gegen die kühle Seite C des Verdrängerzylinders VZ ab, wohingegen der Dichtring 20 die kühle Seite C des Verdrängerzylinders VZ gegen einen darunter liegenden Pufferraum P abdichtet (vgl. auch
Fig. 4 , wobei dort der Stufenkolben ein Arbeitskolben einer doppelt wirkenden Alpha-Maschine ist und als Dichtringe Kolbenringe vorgesehen sind). Im dargestellten Fall einer Gamma-Maschine sind die heiße Seite H und die kühle Seite C des Verdrängerzylinders VZ über Erhitzer E, Regenerator R und Kühler K verbunden, weswegen auf beiden Seiten im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Der Dichtring 21 dient also im Wesentlichen dazu, ein Durchströmen (Leckage) von Prozessgas zwischen dem Stufenkolben VK und der Zylinderinnenwand zu verhindern. Im Gegensatz dazu muss der Dichtring 20 den Innenraum des Verdrängerzylinders VZ gegen den Pufferraum P hin abdichten, weshalb der Dichtring 20 in der Regel als Kolbenring ausgebildet sein wird. Gleichermaßen muss die am Arbeitskolben AK angeordnete Dichtung 22 den Arbeitsraum des Arbeitszylinders AZ gegen einen darunter liegenden Pufferraum P abdichten, weshalb die Dichtung 22 in der Regel ebenfalls als Kolbenring ausgebildet sein wird. - In den hier beschriebenen nicht erfindungsgemäßen Beispielen ist es nicht wichtig, ob die Kolbenführungen F und Kolbendichtungen 20, 21 (Kolbenringe) am bzw. im Kolben als sich mit dem Kolben bewegende Elemente montiert sind oder an der Zylinderinnenseite als fixe, sich nicht bewegende Elemente angeordnet sind und entlang des Kolbenschaftes gleiten. Am Beispiel
Fig. 3 sind der Kolbenring 21 und das Führungselement F im Bereich des großen Durchmessers D des Stufenkolbens angeordnet und die Elemente gleiten dementsprechend an der Innenwand des Zylinders VZ. Im Gegensatz dazu sind im Bereich des kleinen Durchmessers d des Stufenkolbens das Führungselement F und der Kolbenring 20 feststehend an der Zylinderinnenseite angebracht. Die genannten Montagesituationen keine Auswirkung auf die Funktion der Stirlingmaschine haben, kann eine beliebige, für eine bestimmte Konstruktion am besten geeignete Variante gewählt werden. Daher wird in den weiteren Erläuterungen nicht mehr auf diesen Aspekt eingegangen. -
Fig. 4 zeigt exemplarisch ein verbessertes nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Kolben-Zylindereinheit, einer doppelt wirkenden Stirlingmaschine vom Alpha-Typ. Von dieser Kolben-Zylindereinheit können mehrere (z.B. vier wie in dem Beispiel ausFig. 2 ) zu einer doppelt wirkenden Alpha-Maschine gekoppelt werden. Das dargestellte Beispiel ist im Wesentlichen gleich wie die Kolben-Zylindereinheiten in dem Beispiel ausFig. 2 , jedoch weisen die Arbeitskolben AK, AK` an ihrem unteren Ende (an der "kühlen" Seite C) statt der Kolbenstangen 13 jeweils einen Hohlzylinder (Rohr) mit Durchmesser d auf, der kleiner ist als der Durchmesser D des oberen Teils des jeweiligen Kolbens AK, AK'. Für sich genommen können die Arbeitskolben AK im vorliegenden Beispiel im Wesentlichen gleich konstruiert sein wie der als Stufenkolben ausgebildete Verdrängerkolben VK in dem vorherigen Beispiel ausFig. 3 , und auf die dazugehörige obige Beschreibung wird Bezug genommen. Die Funktionsweise der beiden Motortypen inFig. 3 und4 ist jedoch unterschiedlich (vgl. obige Beschreibung derFig. 1 und2 ). Die als Stufenkolben ausgebildeten Arbeitskolben AK können sich von dem als Stufenkolben ausgebildeten Verdrängerkolben VK aus dem vorherigen Beispiel jedoch beispielsweise in den Dichtungen unterscheiden. Die Dichtringe 20 und 21 können im vorliegenden Fall beide als (druckbelastete) Kolbenringe ausgebildet sein, da sie den Druckunterschied zwischen der heißen Seite H (Expansionsraum) und der kühlen Seite C (Kompressionsraum) der Arbeitszylinder AZ, AZ` standhalten müssen. - Bei ölgeschmiertem Kurbeltrieb besteht die Möglichkeit, Ölabstreifelemente A (Ölabstreifringe) im Bereich der Führung des kleinen Kolbendurchmessers (Abschnitt S2) anzubringen, ohne die Baulänge der Maschine wesentlich zu vergrößern. Ein niedriger Lambda-Wert (rK/lP) ermöglicht eine annähernd sinusförmige Kolbenbewegung einhergehend mit geringen Massenkräften zweiter Ordnung und einen günstigen Verlauf der Gasmassenströmung durch Erhitzer E, Regenerator R und Kühler K. In der Darstellung gemäß
Fig. 4 befindet sich der Arbeitskolben AK ungefähr in Mittelstellung, weshalb an der Kurbelwelle 10 keine Kröpfung sichtbar ist. -
Fig. 5 zeigt ein weiteres nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ, die ähnlich aufgebaut ist und wie das Beispiel ausFig. 3 . Anders als inFig. 3 ist der Arbeitskolben AK jedoch als einfach wirkender Stufenkolben ausgebildet. Der Stufenkolben weist einen ersten Abschnitt S1' mit einem größeren Außendurchmesser D' und einen zweiten Abschnitt S2' mit einem kleineren Außendurchmesser d` auf. Der Arbeitsraum AR des Arbeitszylinders AZ ist der Ringraum, der zwischen der Zylinderinnenwand und dem zweiten Abschnitt S2' des Stufenkolbens gebildet wird. Die Verbindungsleitung L zischen der kühlen Seite C des Verdrängerzylinders VZ und dem Arbeitszylinder mündet folglich in den erwähnten Ringraum (Zylinderraum AR). - Der Arbeitskolben AK weist entlang seiner Längsachse eine durchgehende Öffnung auf, sodass zwischen dem Pufferraum P und dem Zylinderraum P` an der Stirnfläche des Arbeitskolbens AK ein Druckausgleich stattfinden kann. Die in
Fig. 5 eingezeichneten Pfeile, die durch den Arbeitskolben hindurch verlaufen, zeigen an, dass durch die Öffnung im Arbeitskolben AK hindurch eine Gasströmung möglich ist, was den erwähnten Druckausgleich ermöglicht. Das mit dem Arbeitskolben AK gekoppelte Pleuel 12 ist - ähnlich wie beim Verdrängerkolben VK - im Inneren des Arbeitskolbens AK im Bereich S1' des größeren Durchmessers D' angelenkt. Der Dichtring 23 dichtet den Zylinderraum AR (Arbeitsraum/Ringraum) des Arbeitszylinders AZ zum Pufferraum P hin ab. Gleichermaßen dichtet der Dichtring 22 Arbeitsraum AR zum stirnseitigen Zylinderraum P` ab, in dem der gleiche Druck herrscht wie im Pufferraum P. Beide Dichtungen 22, 23 können als Kolbenringe ausgebildet sein. Im Übrigen (insbesondere in Bezug auf den Verdrängerzylinder VZ und den Kurbeltrieb) wird auf die Beschreibung zuFig. 3 verwiesen. Im Vergleich zu dem Beispiel ausFig. 3 ermöglicht die Variante ausFig. 5 eine kürzere Leitung L zwischen Verdrängerzylinder VZ und Arbeitszylinder AZ und folglich einen kleineren Totraum, bei vergleichsweise langem Pleuel 11. -
Fig. 6 zeigt ein weiteres nicht erfindungsgemäßes Beispiel einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ, welche - was die Funktion und die Ausgestaltung der Kolben betrifft - dem vorherigen Beispiel ausFig. 5 sehr ähnlich ist. Der wesentliche Unterschied zwischen den Beispielen ausFig. 5 und6 besteht in der Lage der Zylinder relativ zueinander. GemäßFig. 6 liegen die Längsachsen S und S' von Verdrängerzylinder VZ und Arbeitszylinder AZ parallel, wohingegen im vorherigen Beispiel die Längsachsen S und S' im Wesentlichen einen rechten Winkel einschließen und somit einen V-Motor bilden. Die parallele Anordnung der Zylinder ermöglicht im Vergleich zu dem vorherigen Beispiel eine noch kürzere Leitungsverbindung L zwischen Verdrängerzylinder VZ und Arbeitszylinder AZ und folglich einen noch kleineren Totraum. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu denFig. 3 und5 verwiesen. -
Fig. 7 zeigt eine Variante des Beispiels ausFig. 6 . Der wesentliche Unterschied zwischen den Beispielen ausFig. 6 und7 besteht in dem Kurbeltrieb, der gemäßFig. 7 einen sogenannten Ross-Yoke-Mechanismus aufweist. Beim Ross-Yoke verbinden die Pleuel 11 und 12 nicht direkt die Kolben mit der Kurbelwelle 10, sondern die den Kolben abgewandten Enden der Pleuel 11 und 12 sind an einer Wippe 14 (Joch, Yoke) angelenkt, welche die oszillierende Bewegung der Kolben auf die Kurbelwelle 10 überträgt. Die Wippe 14 ist zusätzlich über ein weiteres Pleuel 13 an dem Getriebegehäuse gelagert. Ein derartiger Ross-Yoke-Mechanismus ist an sich bekannt und wird daher nicht näher erläutert. Abgesehen vom Kurbeltrieb ist das Beispiel ausFig. 7 praktisch gleich aufgebaut wie das Beispiel ausFig. 6 und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen. -
Fig. 8 zeigt eine Variante des Beispiels ausFig. 4 , wobei vier oder mehr Zylindereinheiten (Arbeitszylinder AZ; Arbeitszylinder AZ`) über ein Taumelscheibengetriebe eine Abtriebswelle 10 antreiben. In der inFig. 8 gezeigten Schnittansicht sind zwei (in Bezug auf das Getriebe) gegenüberliegende angeordnete Zylindereinheiten dargestellt. In diesem Fall wird die "Kurbel" der Welle 10 durch die schräg stehende Taumelscheibe gebildet, an der die Pleuel 11 und 12 angelenkt sind (z.B. mittels sphärischer Lager). Taumelscheibengetriebe sind an sich bekannt und werden deshalb hier nicht weiter erläutert. - Ähnlich wie in dem Beispiel aus
Fig. 2 sind mindestens vier Zylindereinheiten nötig, die eine doppelt wirkende Stirlingmaschine vom Alpha-Typ bilden. Die Box rechts unten inFig. 8 zeigt eine schematische Draufsicht, in der dargestellt wird, wie ein derartiger Motor aufgebaut sein kann. Jeweils zwei Zylinder AZ und AZ` sind in den Ebenen E1 und E2 angeordnet, wobei die Zylinderlängsachsen in den Ebenen E1 und E2 liegen, die jeweils senkrecht zu einander stehen (was nicht notwendigerweise der Fall sein muss). Ein Zylinder AZ in der ersten Ebene E1 ist (über Erhitzer E, Regenerator R und Kühler K) mit einem korrespondierenden Zylinder AZ in zweiten Ebene E2 verbunden. Dieser ist wiederum mit dem zweiten Zylinder AZ` in der ersten Ebene verbunden, usw. Auf diese Weise wird ein Vierzylindermotor gebildet. Wie erwähnt sind jedoch auch Konstruktionen mit mehr als vier Zylindern möglich. - Ein Stufenkolben wie er in den obigen Beispielen einer Stirlingmaschine vom Gamma-Typ und vom (doppeltwirkenden) Alpha-Typ beschrieben wurde, lässt sich auch in einer Stirlingmaschine vom Beta-Typ einsetzen. Ein Beispiel einer Beta-Maschine ist in
Fig. 9 dargestellt. Ähnlich wie eine Gamma-Maschine (vgl.Fig. 3 ) weist eine Beta-Maschine einen Verdrängerkolben VK sowie einen Arbeitskolben AK auf. Anders als im Beispiel gemäßFig. 3 bewegen sich Verdrängerkolben VK und Arbeitskolben AK jedoch im selben Zylinder Z. Der Verdrängerkolben VK ist wie bei der Gamma-Maschine (vgl.Fig. 3 ) als Stufenkolben ausgebildet, wobei das Pleuel 12, welches den Stufenkolben VK mit der Kurbelwelle 10 verbindet, durch den zweiten Abschnitt S2 des (zumindest teilweise hohlen) Stufenkolbens VK hindurch verläuft und im ersten Abschnitt S1 des Stufenkolbens VK angelenkt ist. Die dargestellte Ausgestaltung des Verdrängerkolbens VK ermöglicht die Verwendung eines vergleichsweise langen Pleuels 12 und eine Verbesserung des Lambda-Wertes. Zur Aufnahme der Kolben-Seitenkraft senkrecht zur Mittelachse S des Zylinders Z kann im Bereich des großen Durchmessers D (Abschnitt S1) des Stufenkolbens VK ein Führungselement F (Gleitflächen) vorgesehen sein. In Bezug auf den als Stufenkolben ausgebildeten Verdrängerkolben VK wird im Übrigen auf die Beschreibung zuFig. 3 verwiesen. - Der Arbeitskolben AK ist als ringförmiger Kolben (Ringkolben) ausgeführt und bewegt sich koaxial zum Verdrängerkolben VK. Der Außendurchmesser des Ringkolbens AK ist mit DA bezeichnet und der Innendurchmesser des Ringkolbens entspricht (abgesehen vom Kolbenspiel) dem kleinen Durchmesser d des Stufenkolbens VK. Der Abschnitt S2 des Stufenkolbens VK mit dem kleineren Durchmesser d ist durch den Ringkolben AK hindurchgeführt. Die Dichtringe (Kolbenringe) können am Ringkolben AK angeordnet sein, einmal außen dichtend (Dichtung 22a) einmal innen dichtend (Dichtung 22b). Gleichermaßen können die Führungs-Gleitflächen F am Ringkolben AK (innen und außen) angeordnet sein. Andere Gestaltungen sind diesbezüglich aber ebenso möglich, z.B. die Anordnung des Kolbenrings 22b am Stufenkolben VK im Abschnitt S2 oder die Anordnung der Führungs-Gleitflächen F am Zylinder Z.
- Wie in
Fig. 9 dargestellt ist der als Ringkolben ausgestaltete Arbeitskolben AK über zwei symmetrisch zur Mittelachse S angeordnete Pleuel 11a, 11b mit der Kurbelwelle 10 gekoppelt. Um mehr Platz für die Anlenkung der oberen Enden der Pleuel 11a, 11b zu erhalten, ist der Zylinder Z stufenförmig ausgebildet, was einen größeren Außendurchmesser DA des Ringkolbens AK im Vergleich zum Außendurchmesser D des Abschnitts S1 des Stufenkolbens VK erlaubt. Die durch den größeren Außendurchmesser DA gewonnene Kolbenfläche (Ringfläche (DA 2-d2)×π/4) kann genutzt werden, den Kolbenhub des Arbeitskolbens entsprechend zu verkleinern. Damit kann man bei den Pleueln 11a, 11b, die zwangsläufig kürzer sind als das Pleuel 12, ein ähnlich günstiges Lambda erreichen wie beim Pleuel 12 des Verdrängerkolbens VK. Die Kolbenflächen (Ringflächen) von Stufenkolben (Verdrängerkolben VK) und Ringkolben (Arbeitskolben AK) und die zugehörigen Kolbenhübe können so gewählt werden, dass das Verhältnis der Hubvolumina ca. 1:1 beträgt. In der Darstellung gemäßFig. 6 befindet sich der Verdrängerkolben VK ungefähr auf halbem Hub, weshalb an der Kurbelwelle 10 keine Kröpfung sichtbar ist. Wie bei Gamma-Maschinen auch, eilt der Verdrängerkolben VK dem Arbeitskolben AK um etwa 90 Grad (in Bezug auf die Winkelstellung der Kurbelwelle 10) vor. Die Kurbelwelle 10 ist wie im Beispiel gemäßFig. 3 im Pufferraum P angeordnet. -
Fig. 10 zeigt eine Variante des nicht erfindungsgemäßen Beispiels ausFig. 3 . Die Beispiele ausFig. 3 und10 sind funktional und kinematisch äquivalent. Die beiden Beispiele unterscheiden sich lediglich im Aufbau des Verdrängerzylinders VZ und des darin angeordneten Verdrängerkolbens VK, wobei Kolbenhub und Zylindervolumen in beiden Varianten gleich sein können. GemäßFig. 10 wird statt eines Stufenkolbens ein etwas anders ausgestalteter Differentialkolben verwendet. Im vorliegenden Beispiel ist der Differentialkolben koaxial zu einem Rohrs R geführt, das in den Innenraum des Verdrängerzylinders VZ (und in den Differenzialkolben) hineinragt. Der Differentialkolben ist (zumindest teilweise) hohl und zwischen dem Rohr R und der Zylinderinnenwand angeordnet, sodass unterhalb des Differentialkolbens zwischen der Mantelfläche des Rohrs R und der Innenfläche des Zylinders ein ringförmiger Zylinderraum (Ringraum) entsteht, wie es auch bei der Verwendung eines Stufenkolbens der Fall wäre. Die inFig. 10 nicht dargestellte Führung kann am Differentialkolben außen oder an der Zylinderinnenwand angeordnet sein. Das Rohr R ist starr mit dem Motorgehäuse verbunden (z.B. verschraubt) und die Dichtung 20 dichtet den Ringraum (d.h. die kühle Seite C des Verdrängerzylinders VZ) zur Innenseite des Differentialkolbens hin ab, wo der gleiche Druck herrscht wie im Pufferraum P. Die durch das Rohr R verlaufenden Pfeile inFig. 10 deuten wieder die Möglichkeit einer Gasströmung und eines Druckausgleichs an (analog zuFig. 5 ). Die Dichtung 21 muss lediglich eine Leckage verhindern, wie bereits in Bezug aufFig. 3 erläutert. Das Pleuel 12 ist durch das Rohr R hindurchgeführt und im Inneren des Differentialkolbens VK angelenkt. Damit kann dasselbe günstige Verhältnis von Kurbelradius rK zu Pleuellänge lp (Lambda-Wert, sieheFig. 1 ) erreicht werden wie in dem Beispiel ausFig. 3 . Im Übrigen wird auf die Erläuterungen zuFig. 3 verwiesen. - Das Beispiel aus
Fig. 11 ist eine Modifikation des Beispiels ausFig. 5 . Beide Bespiele sind funktional und kinematisch äquivalent. GemäßFig. 11 sind Verdrängerzylinder VZ und Verdrängerkolben VK gleich aufgebaut wie im vorherigen Beispiel ausFig. 10 . Diese Konstruktion ersetzt den Stufenkolben ausFig. 5 . Der Arbeitskolben AK ist gemäßFig. 11 als Ringkolben ausgeführt, der ebenfalls zwischen einem Rohr R', das in den Arbeitskolben AK hinein ragt, angeordnet und zur Mantelfläche eines Rohrs R' hin abgedichtet ist (siehe z.B. Kolbenring 23). Das Rohr R` ist - analog zum Rohr R beim Verdrängerzylinder VZ - starr mit dem Motorgehäuse verbunden und ragt wie erwähnt in den Arbeitszylinder AZ hinein. Wie inFig. 5 ist der Arbeitskolben AK hohl und erlaubt einen Druckausgleich zwischen dem Pufferraum P und dem Zylinderraum P` an der Stirnseite des Arbeitskolbens AK. Der Dichtring 22 ist im Wesentlichen gleich wie inFig. 5 . Der Dichtring 23 dichtet zwischen Arbeitskolben AK und Rohr R`. - Das Beispiel aus
Fig. 12 ist eine Modifikation des Beispiels ausFig. 4 , wobei der Stufenkolben ausFig. 4 durch einen Differentialkolben ersetzt wurde. Arbeitszylinder AZ und Arbeitskolben AK (Differentialkolben) sind im Wesentlichen so aufgebaut wie Verdrängerkolben VK und Verdrängerzylinder inFig. 11 und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Wie bereits in Bezug aufFig. 4 erläutert, können analog zu dem Beispiel ausFig. 2 mehrere (z.B. vier) Zylindereinheiten zu einer doppelt-wirkenden Stirlingmaschine vom Alpha-Typ verbunden werden. -
Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer Heißgasmaschine, die unter dem Namen Manson-Motor bekannt geworden ist. Da das Arbeitsgas nicht in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert (sondern über ein Ventil eine Verbindung zum Pufferraum oder zur Atmosphäre besteht), ist der dargestellte Manson-Motor genau genommen keine Stirlingmaschine. Der Stufenkolben fungiert gleichermaßen als Verdränger- und Arbeitskolben und ist im vorliegenden Beispiel mit AK bezeichnet. An den oberen und unteren Totpunkten der Kolbenbewegung wird, beispielsweise über eine mechanische Ventilsteuerung, für kurze Zeit ein Ventil V geöffnet, welches den ringförmigen Zylinderraum (zwischen dem schmaleren Abschnitt des Stufenkolbens und der Innenwand des Zylinders AZ) mit dem Umgebungsdruck im Pufferraum P verbindet. Die mechanische Ventilsteuerung kann beispielsweise einen um einen Drehpunkt 40 schwenkbar gelagerten Hebel 41 umfassen, der mittels an der Welle 10 angeordnete Nocken 44a und 44b verkippt wird. Der Hebel 41 überträgt diese Kippbewegung auf den Ventilstößels des Ventils V gegen die Rückstellkraft einer Feder 42. Am unteren Ende des Hebels 41 kann eine Rolle 43 befestigt sein, die an der Welle 10 abrollt. Aufbau und Funktion eines Manson-Motors sind an sich bekannt (z.B. aus den PublikationenDE 199 04 269 A1 undGB 2554458 A - Bei manchen Konstruktionen von Stirlingmaschinen wird das Getriebe (vgl.
Fig. 14 , Getrieberaum G) nicht als Pufferraum genutzt, sondern arbeitet unter atmosphärischem Druck. In solchen Fällen muss der Pufferraum (der unter dem Druck des Arbeitsgases steht) gegen den Getrieberaum abgedichtet werden, was mit einer Kolbenstange beispielsweise mittels speziellen Dichtelementen erfolgt. Bewährt hat sich dabei die sog. "Leningrader Dichtung", bei der Dichtelemente mit einer Feder vorgespannt sind. Zwei konisch ausgeführte Scheiben pressen das Dichtelement gegen die Kolbenstange, um die Dichtfunktion einzuleiten. Ein derartiges Dichtelement ist an sich bekannt. - Ein solches Beispiel ist in
Fig. 14 dargestellt.Fig. 14 zeigt eine Kolben-Zylindereinheit einer doppelt wirkenden Stirlingmaschine vom Alpha-Typ. Mehrere dieser Kolben-Zylindereinheiten (z.B. vier wie in dem Beispiel ausFig. 2 ) können zu einer doppelt wirkenden Alpha-Maschine gekoppelt werden. Um Bauhöhe einzusparen, ist gemäß dem dargestellten Beispiel ein doppeltwirkender Stufenkolben als Arbeitskolben AK vorgesehen. Der Stufenkolben AK weist wie in den vorherigen Beispielen einen ersten Abschnitt S1 mit einem größeren Durchmesser D und einen zweiten Abschnitt S2 mit einem kleineren Durchmesser d auf, wobei der Stufenkolben AK zumindest teilweise (zumindest im Bereich des zweiten Abschnitts S2 mit Durchmesser d) hohl ist. Anders als in dem Beispiel ausFig. 4 ist jedoch der Stufenkolben AK nicht direkt mit einem Pleuel eines Kurbeltriebs verbunden, sondern weist (wie in dem Beispiel ausFig. 2 ) eine Kolbenstange 13 auf. Anders als in dem Beispiel ausFig. 2 können jedoch die Führungs- und Dichtelemente der Kolbenstange 13 innerhalb des dem Kurbeltrieb zugewandten Kolbenschaftes des Stufenkolbens (Abschnitt S2 mit Außendurchmesser d) angeordnet sein. In diesem nicht erfindungsgemäßen Beispiel kann die Kolbenstange 13 z.B. über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle in gleicher oder ähnlicher Weise verbunden sein wie in dem Beispiel ausFig. 2 (mit den damit verbundenen Nachteilen). Es kann daher besser sein, die Kolbenstange 13 mit einem Ross-Yoke, einem Schiefscheibentriebwerk oder einem Taumelscheibentriebwerk zu koppeln, da diese Getriebearten bauartbedingt kleinere Pleuelauslenkungen aufweisen oder keine Pleuel benötigen. Derartige Getriebe sind z.B. aus den PublikationenGB 2174457 A WO 2010/093666 A2 bekannt. - Der dem Kurbeltrieb (z.B. Kurbelwelle 10, vgl. z.B.
Fig. 2 ) zugewandte zweite Abschnitt S2 des Stufenkolbens AK mündet in einem Pufferraum P für das Arbeitsgas der Stirlingmaschine. Eine Trennwand 33 trennt das Kurbelgehäuse zwischen Pufferraum P und Getrieberaum G, in dem das Getriebe angeordnet ist (inFig. 14 nicht dargestellt, vgl.Fig. 7 und8 ). Die mit dem Stufenkolben AK verbundene Kolbenstange 13 ist durch eine Öffnung in der Trennwand 33 durchgeführt. Die Dichtung umfasst eine mit der Trennwand 33 starr verbundene Hülse 31, durch die die Kolbenstange 13 hindurch verläuft. Innerhalb der Hülse 31 ist ein ringförmiges Dichtelement 35 um die Kolbenstange 13 herum angeordnet. Das Dichtelement 35 wird entlang der Längsachse S der Kolbenstange 13 (Zylinderachse S) zwischen zwei konisch ausgebildeten Scheiben 34 geklemmt. Die dafür nötige Vorspannkraft wird von einer Feder 32 erzeugt, die innerhalb der Hülse 31 um die Kolbenstange 13 herum angeordnet sein kann (z.B. im Falle einer Spiralfeder) und die auf die Scheiben 34 eine Kraft entlang der Längsachse S der Kolbenstange 13 ausübt. In den Beispielen gemäßFig. 2 und4 erfolgt keine Trennung zwischen Pufferraum P und Getrieberaum G und der Kurbeltrieb ist in dem Pufferraum angeordnet. Das vorliegende Beispiel erlaubt hingegen eine Trennung von Pufferraum P und Getrieberaum G, sodass das Getriebe unter Umgebungsdruck arbeiten kann. Eine Konstruktion gemäßFig. 2 würde theoretisch keinen Pufferraum benötigen. Bei dem vorliegenden Beispiel gemäßFig. 5 kann ein separater Pufferraum P von Vorteil sein, da andernfalls der untere Kolbenabschnitt S2 aufgrund seines verdrängten Volumens zu hohe Druckschwingungen und folglich zu hohe Kräfte auf das Gehäuse und die Trennwand 33 erzeugen würde.
Claims (11)
- Eine Heißgasmaschine, die folgendes aufweist:ein Getriebe (10) mit einem Pleuel (12);einen Zylinder (VZ; AZ; Z); undein in dem Zylinder (VZ; AZ; Z) angeordneter Differentialkolben (VK; AK), wobei Zylinder (VZ; AZ; Z) und Differentialkolben (VK; AK) so ausgestaltet sind, dass in dem Zylinder ein ringförmiger Zylinderraum gebildet wird, wobei der Differentialkolben (VK; AK) zumindest teilweise hohl ist, und das Pleuel (12) im Inneren des Differentialkolbens (VK; AK) an einer Position angelenkt ist, sodass der ringförmige Zylinderraum um das Pleuel (12) herum verläuft; undein Rohr (R, R`), das in den Zylinder (VZ; AZ) hineinragt, wobei ein Ende des Differentialkolben (VK; AK) zwischen dem Rohr (R, R') und einer Innenwand des Zylinders (VZ; AZ) angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (R, R') und einer Innenwand des Differentialkolbens (VK; AK) ein erster Dichtring (20) angeordnet ist.
- Die Heißgasmaschine gemäß Anspruch 1,
wobei das Rohr (R, R') soweit in den Zylinder (VZ; AZ) hineinragt, dass es auch ins Innere des Differentialkolbens (VK; AK) hineinragt, wenn dieser an seinem oberen Totpunkt ist. - Die Heißgasmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei Rohr (R, R`), Differentialkolben (VK; AK) und Zylinder (VZ; AZ) koaxial zueinander angeordnet sind. - Die Heißgasmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Rohr (R, R') relativ zum Zylinder (VZ; AZ) unbeweglich ist. - Die Heißgasmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei zwischen dem Differentialkolben (VK; AK) und der Innenwand des Zylinders (VZ; AZ; Z) ein zweiter Dichtring (21) angeordnet ist, und wobei der ringförmige Zylinderraum zu einem unter dem Zylinder (VZ; AZ; Z) liegenden Pufferraum (P) mittels des ersten Dichtrings (20) abgedichtet ist. - Die Heißgasmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiter aufweist:
einen in einem weiteren Zylinder (AZ) angeordneten weiteren Kolben (AK), der mittels eines weiteren Pleuels (11) mit dem Getriebe gekoppelt ist. - Die Heißgasmaschine gemäß Anspruch 6,wobei sowohl in dem Zylinder (VZ) als auch in dem weiteren Zylinder (AZ) jeweils ein ringförmiger Zylinderraum gebildet wird, undwobei der ringförmige Zylinderraum des Zylinders (VZ) und ringförmige Zylinderraum des weiteren Zylinders (AZ) über eine Leitung (L) verbunden sind.
- Die Heißgasmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei das Pleuel (12) im Inneren des Differentialkolbens (VK; AK) mittels eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers oder mittels eines sphärischen Gelenklagers angelenkt ist. - Die Heißgasmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, soweit rückbezogen auf Anspruch 5,
wobei das Rohr (R) in einem Pufferraum (P) für ein Arbeitsgas der Heißgasmaschine mündet. - Die Heißgasmaschine gemäß Anspruch 9,
wobei das Getriebe (10) in dem Pufferraum (P) angeordnet ist. - Die Heißgasmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei die Heißgasmaschine eine Stirlingmaschine ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP23177758.2A EP4273393A3 (de) | 2017-05-09 | 2018-05-03 | Heissgasmaschine mit stufenkolben |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017109967.0A DE102017109967B9 (de) | 2017-05-09 | 2017-05-09 | Stirlingmaschine mit stufenkolben |
PCT/EP2018/061441 WO2018206412A1 (de) | 2017-05-09 | 2018-05-03 | Heissgasmaschine mit stufenkolben |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP23177758.2A Division EP4273393A3 (de) | 2017-05-09 | 2018-05-03 | Heissgasmaschine mit stufenkolben |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP3622167A1 EP3622167A1 (de) | 2020-03-18 |
EP3622167C0 EP3622167C0 (de) | 2023-06-07 |
EP3622167B1 true EP3622167B1 (de) | 2023-06-07 |
Family
ID=62116448
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP23177758.2A Pending EP4273393A3 (de) | 2017-05-09 | 2018-05-03 | Heissgasmaschine mit stufenkolben |
EP18722503.2A Active EP3622167B1 (de) | 2017-05-09 | 2018-05-03 | Heissgasmaschine mit stufenkolben |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP23177758.2A Pending EP4273393A3 (de) | 2017-05-09 | 2018-05-03 | Heissgasmaschine mit stufenkolben |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11215139B2 (de) |
EP (2) | EP4273393A3 (de) |
JP (1) | JP7202365B2 (de) |
CA (1) | CA3096716C (de) |
DE (1) | DE102017109967B9 (de) |
ES (1) | ES2951904T3 (de) |
PL (1) | PL3622167T3 (de) |
WO (1) | WO2018206412A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017109967B9 (de) * | 2017-05-09 | 2020-05-07 | Frauscher Holding Gmbh | Stirlingmaschine mit stufenkolben |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991016533A1 (en) * | 1990-04-17 | 1991-10-31 | Esd Engines Limited | Stirling engines |
Family Cites Families (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE259159C (de) * | ||||
US2567637A (en) * | 1947-01-31 | 1951-09-11 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Hot gas piston apparatus with flexible crank coupling |
US3074229A (en) * | 1960-06-22 | 1963-01-22 | Philips Corp | Hot-gas reciprocating machine and system composed of a plurality of these machines |
NL6410513A (de) * | 1964-09-10 | 1966-03-11 | ||
NL154814B (nl) * | 1969-04-17 | 1977-10-17 | Philips Nv | Inrichting bevattende ten minste een cilinder met een daarin beweegbaar zuigervormig lichaam, waarbij de afdichting tussen het zuigervormige lichaam en de cilinderwand is gevormd door een rolmembraan. |
US3940934A (en) | 1971-09-20 | 1976-03-02 | Kommanditbolaget United Stirling (Sweden) Ab & Co. | Stirling engines |
GB1315889A (en) | 1971-12-21 | 1973-05-02 | United Stirling Ab & Co | Two-cylinder hot gas engines |
JPS4873602A (de) * | 1971-12-30 | 1973-10-04 | ||
IT974757B (it) | 1971-12-30 | 1974-07-10 | Avermaete G Van | Motore |
US4044558A (en) * | 1974-08-09 | 1977-08-30 | New Process Industries, Inc. | Thermal oscillator |
US4069671A (en) | 1976-07-02 | 1978-01-24 | Kommanditbolaget United Stirling (Sweden) Ab & Co. | Stirling engine combustion assembly |
US4183219A (en) * | 1977-02-25 | 1980-01-15 | Vargas Eduardo A | Self starting hot gas engine with means for changing the expansion ratio |
US4107925A (en) * | 1977-03-14 | 1978-08-22 | Sanders Chapman Watson | Stirling engine |
GB1521444A (en) | 1977-04-07 | 1978-08-16 | United Stirling Ab & Co | Multi-cylinder double-acting hot gas engine |
US4195482A (en) * | 1978-07-28 | 1980-04-01 | Moloney John S | Stirling cycle machine |
DE8004988U1 (de) * | 1980-02-25 | 1980-07-17 | Witzenmann Gmbh, Metallschlauch- Fabrik Pforzheim, 7530 Pforzheim | Zylinder-kolben-aggregat, insbesondere für stirling-machinen |
US4452042A (en) * | 1982-09-30 | 1984-06-05 | Mechanical Technology Incorporated | Piston rod seal |
US4563131A (en) * | 1984-04-30 | 1986-01-07 | Mechanical Technology Incorporated | Variable displacement blower |
US4698970A (en) | 1985-04-25 | 1987-10-13 | Sanden Corporation | Stirling cycle type engine |
GB2243192B (en) * | 1990-04-17 | 1993-12-01 | Energy For Sustainable Dev Lim | Stirling engines |
US5103643A (en) * | 1991-03-11 | 1992-04-14 | Ross Melvin A | Transposed compression piston and cylinder |
KR0131481Y1 (ko) * | 1995-09-04 | 1998-12-15 | 구자홍 | 스터링사이클 기기의 피스톤 지지구조 |
DE19904269C2 (de) | 1999-02-03 | 2001-07-05 | Michael Ruppel | Heißluftmotor |
US6324933B1 (en) * | 1999-10-06 | 2001-12-04 | Agere Systems Guardian Corp. | Planar movable stage mechanism |
DE10229442B4 (de) | 2002-07-01 | 2008-12-24 | Pasemann, Lutz, Dr. | Wärmetauscher zur Abkühlung des Arbeitsgases eines Stirlingmotors |
JP4873602B2 (ja) | 2005-03-31 | 2012-02-08 | 月島機械株式会社 | 連続供給型反応装置およびその方法 |
JP4868937B2 (ja) | 2005-05-20 | 2012-02-01 | 富士フイルム株式会社 | 画像記録装置及び方法並びに濃度補正係数の決定方法 |
DE202007018211U1 (de) | 2007-12-28 | 2008-03-06 | Pasemann, Lutz, Dr. | Regenerator für nicht-zylindersymmetrische Arbeitsgasströmung in einem Stirlingmotor |
AU2010213844B8 (en) | 2009-02-11 | 2014-10-30 | Stirling Power, Inc. | Piston assembly for a Stirling engine |
JP5507135B2 (ja) | 2009-07-08 | 2014-05-28 | Jr東日本メカトロニクス株式会社 | 支障物検知装置及びこれを備えたプラットホームドアシステム並びに支障物検知方法 |
GB2554458A (en) | 2016-09-29 | 2018-04-04 | Kontax Eng Ltd | Improvement to manson engine |
DE102017109967B9 (de) * | 2017-05-09 | 2020-05-07 | Frauscher Holding Gmbh | Stirlingmaschine mit stufenkolben |
-
2017
- 2017-05-09 DE DE102017109967.0A patent/DE102017109967B9/de active Active
-
2018
- 2018-05-03 CA CA3096716A patent/CA3096716C/en active Active
- 2018-05-03 ES ES18722503T patent/ES2951904T3/es active Active
- 2018-05-03 EP EP23177758.2A patent/EP4273393A3/de active Pending
- 2018-05-03 JP JP2020513399A patent/JP7202365B2/ja active Active
- 2018-05-03 EP EP18722503.2A patent/EP3622167B1/de active Active
- 2018-05-03 WO PCT/EP2018/061441 patent/WO2018206412A1/de unknown
- 2018-05-03 US US16/611,414 patent/US11215139B2/en active Active
- 2018-05-03 PL PL18722503.2T patent/PL3622167T3/pl unknown
-
2021
- 2021-12-16 US US17/553,317 patent/US11725607B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991016533A1 (en) * | 1990-04-17 | 1991-10-31 | Esd Engines Limited | Stirling engines |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017109967B4 (de) | 2018-11-29 |
EP4273393A3 (de) | 2024-01-10 |
US11725607B2 (en) | 2023-08-15 |
JP2020519813A (ja) | 2020-07-02 |
CA3096716C (en) | 2023-12-19 |
CA3096716A1 (en) | 2018-11-15 |
ES2951904T3 (es) | 2023-10-25 |
EP3622167C0 (de) | 2023-06-07 |
JP7202365B2 (ja) | 2023-01-11 |
DE102017109967B9 (de) | 2020-05-07 |
US20220106926A1 (en) | 2022-04-07 |
EP3622167A1 (de) | 2020-03-18 |
DE102017109967A1 (de) | 2018-11-15 |
PL3622167T3 (pl) | 2023-08-21 |
WO2018206412A1 (de) | 2018-11-15 |
US11215139B2 (en) | 2022-01-04 |
US20200408168A1 (en) | 2020-12-31 |
EP4273393A2 (de) | 2023-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0761995B1 (de) | Pleuelstange | |
DE102012020999B4 (de) | Hydraulischer Freilauf für variable Triebwerksteile | |
DE69105573T2 (de) | Verbindungsstruktur einer Kolben- und Pleuelstange. | |
AT515419B1 (de) | Pleuel für eine Verbrennungskraftmaschine | |
DE102011018166A1 (de) | Vorrichtung zum Verändern eines Kompressionsverhältnisses einer Hubkolben-Brennkraftmaschine | |
DE4031626C2 (de) | Gelenkverbinderelement | |
CH716089B1 (de) | Kompressoreinheit für Boil-Off-Gas aus einem LNG-Speichertank eines Schiffes und Verfahren zum Anhalten der Kompressoreinheit. | |
DE2262435C3 (de) | Heißgasmotor mit zwei Zylindern und zwei Kolben | |
EP0607154B1 (de) | Energiewandler nach dem prinzip des heissluftmotors | |
EP3622167B1 (de) | Heissgasmaschine mit stufenkolben | |
DE1937053A1 (de) | Freikolbenmotor | |
DE69112618T2 (de) | Stirling-motoren. | |
EP3267011A1 (de) | Vorrichtung zum verändern eines kompressionsverhältnisses einer hubkolben-brennkraftmaschine | |
DE102006060659B3 (de) | Kolbenarbeitsmaschine | |
DE102010060814A1 (de) | Kolbenkraftmaschine | |
DE69113035T2 (de) | Stirling-motoren. | |
DE10296964B4 (de) | Verdrängerelement und Dichtungsanordnung für Stirling-Kreisprozessmaschinen | |
DE102009048716A1 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE102017119463A1 (de) | Verbrennungskraftmaschine mit nichtzylindrischen Stützkolben | |
DE102016119720B4 (de) | Kurbelschlaufen-Motor | |
CH499009A (de) | Freikolbenmaschine | |
EP1134381A1 (de) | Kolbenmaschine | |
EP1126153A2 (de) | Stirlingmaschine | |
DE202016105801U1 (de) | Kurbelschlaufen-Motor | |
EP0250781A2 (de) | Hydraulisches Kraftübertragungselement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: UNKNOWN |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE |
|
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 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20191209 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20210813 |
|
GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED |
|
INTG | Intention to grant announced |
Effective date: 20221117 |
|
GRAS | Grant fee paid |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3 |
|
GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: FG4D Free format text: NOT ENGLISH |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: EP Ref country code: AT Ref legal event code: REF Ref document number: 1575755 Country of ref document: AT Kind code of ref document: T Effective date: 20230615 Ref country code: DE Ref legal event code: R096 Ref document number: 502018012347 Country of ref document: DE |
|
RAP4 | Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred) |
Owner name: FRAUSCHER HOLDING GMBH |
|
U01 | Request for unitary effect filed |
Effective date: 20230629 |
|
U07 | Unitary effect registered |
Designated state(s): AT BE BG DE DK EE FI FR IT LT LU LV MT NL PT SE SI Effective date: 20230706 |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: NO Ref legal event code: T2 Effective date: 20230607 Ref country code: LT Ref legal event code: MG9D |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: ES Ref legal event code: FG2A Ref document number: 2951904 Country of ref document: ES Kind code of ref document: T3 Effective date: 20231025 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: RS Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20230607 Ref country code: HR Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20230607 Ref country code: GR Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20230908 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SK Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20230607 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IS Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20231007 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SM Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20230607 Ref country code: SK Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20230607 Ref country code: RO Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20230607 Ref country code: IS Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20231007 |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R097 Ref document number: 502018012347 Country of ref document: DE |
|
PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
U20 | Renewal fee paid [unitary effect] |
Year of fee payment: 7 Effective date: 20240320 |
|
26N | No opposition filed |
Effective date: 20240308 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 20240522 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: CH Payment date: 20240602 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: ES Payment date: 20240614 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: CZ Payment date: 20240419 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: NO Payment date: 20240521 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: PL Payment date: 20240409 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: TR Payment date: 20240424 Year of fee payment: 7 |