WO2003060310A1

WO2003060310A1 - Heissgaskraftmaschine

Info

Publication number: WO2003060310A1
Application number: PCT/CH2002/000728
Authority: WO
Inventors: Wilhelm Servis; Ludwig K. Von Segesser
Original assignee: Wilhelm Servis; Von Segesser Ludwig K
Priority date: 2001-12-31
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2003-07-24
Also published as: WO2003060309A1; AU2002350371A1; EP1461523A1; US20050072149A1; US7028473B2; AU2002350369A1

Abstract

Die Heissgaskraftmaschine enthält einen Zylinder (2) mit einem zur Aufnahme eines Arbeitsmittels bestimmten Zylinderraum (6), in dem ein Arbeitskolben (4) und ein Verdrängerkolben (5) relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind. Der Verdrängerkolben (5) unterteilt den Zylinderraum (6) in einen vom Arbeitskolben (4) begrenzten ersten Arbeitsraum (14) und einen vom Zylinderdeckel (3) begrenzten zweiten Arbeitsraum (15). Am Arbeitskolben (4) ist ein Organ einer Heizeinrichtung (31) zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum (14) befindlichen Arbeitsmittels ausgebildet. Am Zylinderdeckel (3) ist eine Kühleinrichtung (44) zum Kühlen des im zweiten Arbeitsraum (15) befindlichen Arbeitsmittels ausgebildet. Der Verdrängerkolben (5) enthält einen Regenerator (53), über den die Arbeitsräume (14 und 15) miteinander verbunden sind. Diese Ausführung ermöglicht eine verbesserte Wärmezuführung an das Arbeitsmittel und eine verbesserte Wärmeabführung aus dem Arbeitsmittel; zugleich ist eine einfachere, kompakte Bauweise der Heissgaskraftmaschine erzielbar.

Description

Heissgaskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Heissgaskraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1,

Eine Heissgaskraftmaschine der genannten Art ist aus der DE 25 22 711 AI bekannt. Die bekannte Kraftmaschine, ein Stirling-Motor , enthält einen Zylinder, in dem ein mit einem Kurbelantrieb verbundener Arbeitskolben und ein mit dem gleichen Antrieb verbundener Verdrängerkolben relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind. Der Verdrängerkolben unterteilt den Zylinderraum in einen durch den Zylinderdeckel begrenzten ersten Arbeitsraum und einen durch den Arbeitskolben begrenzten zweiten Arbeitsraum, Die Arbeitsräume sind über je einen in der Zylinderwand vorgesehenen Durchtritt an einen äusseren Verbindungskanal angeschlossen, der eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Arbeitsmittels im ersten Arbeitsraum und eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Arbeitsmittels im zweiten Arbeitsraum sowie einen zwischen der Heizeinrichtung und der Kühleinrichtung angeordneten Regenerator enthält.

Um eine optimale Ausbeute der zugeführten Wärme, ausgedrückt durch den thermischen Wirkungsgrad, zu erzielen, wird im Allgemeinen eine möglichst grosse Differenz zwischen den Temperaturen des Arbeitsmittels im heissen ersten Arbeitsraum und im kalten zweiten Arbeitsraum angestrebt, Als nachteilig wird angesehen, dass bei herkömmlichen Heissgaskraftmaschinen der genannten Art jeweils auch innerhalb der Zylinderwand und innerhalb der Wände der wärmeübertragenden Komponenten entsprechende Temperaturdifferenzen auftreten, welche schwerwiegende, wechselnde thermische Belastungen dieser Komponenten verursachen und damit die Einsatzdauer solcher Komponenten erheblich beeinträchtigen können. Bei derartigen Ausführungen muss daher eine auf eine zulässige Beanspruchung dieser Komponenten abgestimmte, eingeschränkte Temperaturdifferenz gewählt und damit eine entsprechende Begrenzung des erzielbaren thermischen Wirkungsgrades in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere in dieser Hinsicht verbesserte, weiterentwickelte Heissgaskraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss einmal mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst .

Eine zweite Lösung dieser Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 2 erzielt .

Die Vorteile der Erfindung sind im Wesentlichen in einer einfachen und im Vergleich zu bisherigen Ausführungen verbesserten Wärmezuführung an das im Zylinder enthaltene Arbeitsmittel bzw. einer verbesserten Wärmeabführung aus dem im Zylinder enthaltenen Arbeitsmittel sowie in einem dadurch erzielbaren höheren thermischen Wirkungsgrad zu sehen, Die erfindungsgemässe Ausführung ermöglicht zudem eine einfachere, kompakte und kostengünstige Bauweise der Heissgaskraftmaschine sowie einen wesentlich effizienteren Betrieb dieser Maschine.

In den abhängigen Ansprüchen sind Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung wird anhand von in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig.l eine erste Ausführung einer erfindungsgemässen Heissgaskraftmaschine in einem Längsschnitt,

Fig.2 eine Einzelheit einer Heissgaskraftmaschine gemäss Fig.l in einer abgewandelten Ausführung form,

Fig .3 eine entsprechende Einzelheit in einer anderen Ausführungsform,

Fig. eine entsprechende Einzelheit in einer weiteren Au führungsform,

Fig.5 eine andere Einzelheit der

Heissgaskraftmaschine gemäss Fig.l in einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig.6 eine der Fig 5 entsprechende Einzelheit in einer weiteren abgewandelten Ausführungsform,

Fig .7 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemässen Heissgaskra tmaschine in einem Längsschnitt,

Fig.8 eine teilweise dargestellte Heissgaskraftmaschine gemäss Fig.7 in einer abgewandelten Ausführungsform, Fig.9 eine Einzelheit einer Heissgaskraftmaschine gemäss Fig.7 in einer anderen Ausführungsform,

Fig.10 eine dritte Ausführung einer erfindungsgemässen Heissgaskraftmaschine in einem Längsschnitt,

Fig, 11 eine Einzelheit einer Heissgaskraf maschine gemäss Fig, 10 in einer abgewandelten Au führungsform,

Fig.12 eine andere Einzelheit einer

Heissgaskraf maschine gemäss Fig, 10 in einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig.13 eine der Figur 12 entsprechende Einzelheit in einer anderen Ausführungsform, und

Fig.14 eine der Figur 12 entsprechende Einzelheit in einer weiteren Ausführungsform.

In der Fig.l ist ein Stirling- Heissgasmotor dargestellt, der ein Gehäuse 1, einen Zylinder 2 mit einem Zylinderdeckel 3, einen im Zylinder 2 verschiebbar angeordneten Arbeitskolben 4 und einen zwischen diesem und dem Zylinderdeckel 3 verschiebbar angeordneten Verdrängerkolben 5 enthält. Der Arbeitskolben 4, der mit dem Zylinderdeckel 3 einen zur Aufnahme eines beliebigen Arbeitsmittels, z, B. Luft, Helium oder dgl, bestimmten Zylinderraum 6 begrenzt, ist über eine hohle erste Kolbenstange 7 und eine daran angelenkte Pleuelstange 8 mit einer Antriebsanordnung 10 koppelbar, welche eine im Gehäuse 1 gelagerte Kurbelwelle 11 mit einem Schwungrad 12 enthält. Die Kurbelwelle 10 kann mit einer beliebigen Arbeitsmaschine, z.B. einem nicht dargestellten Generator, gekuppelt werden. Die Kolbenstange 7 ist in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Kreuzkopf 13 axial verschiebbar geführt.

Der Verdrängerkolben 5, der den Zylinderraum 6 in einen dem Arbeitskolben 4 zugewandten ersten Arbeitsraum 14 und einen dem Zylinderdeckel 3 zugewandten zweiten Arbeitsraum 15 unterteilt, ist mit einer zweiten Kolbenstange 16 verbunden, die in einem den Zylinderdeckel 3 durchsetzenden Führungsteil 17 geführt und mit einer auf dem Zylinderdeckel 3 angebrachten, für sich ansteuerbaren Antriebsvorrichtung 18 relativ zum

Arbeitskolben 4 verschiebbar gekoppelt ist, Der Zylinder 2 ist mit dem Gehäuse 1 und dem Zylinderdeckel 3 mittels Schrauben 19 verbunden, Die Antriebsvorrichtung 18 kann einen elektrisch oder, wie beim dargestellten Beispiel angenommen, pneumatisch betriebenen Motor enthalten, der über an sich bekannte, nicht dargestellte Steuermittel, z.B. durch jeweils von einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle 11 abgeleitete Steuersignale, beeinflussbar ist.

Der Arbeitskolben 4 ist als Hohlkörper mit einem Hohlraum 21 ausgeführt, der durch eine dem ersten Arbeitsraum 14 zugewandte Stirnwand 22, eine Umfangswand 23 und eine mit der ersten Kolbenstange 7 verbundene Bodenpartie 24 begrenzt ist, wobei zumindest die Stirnwand 22 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. einer

Aluminiumlegierung, besteht. Die Stirnwand 22 und die Bodenpartie 24 können darstellungsge äss als biegesteife Platten ausgeführt sein, welche mit einem die Umfangswand 23 bildenden Ring mit U-förmigem Querschnitt verschraubt sind, Die Bodenpartie 24 enthält einen Durchlass 25 für ein dem Hohlraum zugeordnetes Organ einer Heizeinrichtung 31 zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum 14 befindlichen Arbeitsmittel . Der Durchlass 25 ist im Anschlussabschnitt der Bodenpartie 24 für die hohle Kolbenstange 7 ausgebildet. Die Umfangswand 23, die Bodenpartie 24 und die Kolbenstange 7 können je mit mindestens einer Schicht 26 aus einem wärmedämmenden Material, z. B. Glaswolle oder dgl , , ausgekleidet sein,

Die Heizeinrichtung 31 enthält ein innerhalb der Kolbenstange 7 angebrachtes Leitungsorgan 32 in Form eines in den Hohlraum 21 mündenden Innenrohres, welches über eine die Wandung der Kolbenstange 7 durchsetzende Anschlusspartie 33 und eine Leitungsanordnung 30, die einen beweglichen Leitungsabschnitt 34 enthält, mit einer der Heizeinrichtung 31 zugeordneten, ortsfesten Speiseeinheit 35 in Verbindung steht. Die Speiseeinheit 35 enthält eine Wärmequelle 36 mit einer an diese angeschlossenen Speiseleitung 37 für ein fluides Wärmeübertragungsmittel, Als Wärmequelle kann z, B. ein Brenner vorgesehen sein, dessen Verbrennungsprodukt als Wärmeübertragungsmittel dient, Die Speiseleitung 37 ist über den Leitungsabschnitt 34 mit dem Innenrohr koppelbar, welches eine sichere Zuführung des Wärmeübertragungsmittels in den Hohlraum 21 gewährleistet, wobei über die beheizte Stirnwand 22 Wärme an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmittel abgegeben wird.

Das Innenrohr, welches mit einer wärmedämmenden Aussenisolierung versehen sein kann, begrenzt mit der Wandung der Kolbenstange 7 einen gegen den Hohlraum 21 offenen Verbindungskanal 38, der über einen in der Wandung vorgesehenen Durchtritt und eine bewegliche

Austrittsleitung 40 an eine Abführleitung 41 für das im Hohlraum abgekühlte Wärmeübertragungsmittel anschliessbar ist. Die Abführleitung 41 kann an die Speiseeinheit 35 angeschlossen oder, wie dargestellt, ins Freie geführt werden. Die Leitungsabschnitte 34 und 40 können darstellungsgemäss je einen flexiblen Metallschlauch enthalten ,

Der Zylinderdeckel 3 ist als Hohlkörper ausgebildet, der mit einer Kühleinrichtung 44 zum Kühlen des im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmittels versehen ist. Der Hohlkörper weist einen Kühlraum 45 auf, der darstellungsgemäss über eine Zuführleitung 46 für ein beliebiges fluides Kühlmittel, und über eine Abführleitung 47 für das erwärmte Kühlmittel an die

Kühleinrichtung 44 angeschlossen ist, Der Kühlraum 45 ist durch eine über den zweiten Arbeitsraum 15 sich erstreckende Kühlwand 48 begrenzt, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht. Nach einer abgewandelten Ausführungsform kann anstelle eines

Kühlmittels auch ein nicht dargestellter Kühlapparat vorgesehen sein. Der Zylinder 2 und/oder der Zylinderdeckel 3 können darstellungsgemäss je mit einer wärmedämmenden Isolierschicht 49 versehen sein.

Der Verdrängerkolben 5 ist mit über seinen Querschnitt verteilt angeordneten Durchtrittsöffnungen 51 für das Arbeitsmittel ausgeführt, durch welche die Arbeitsräume 14 und 15 kommunizierend miteinander verbunden sind. Die Durchtrittsöffnungen 51 sind je mit einer vom Arbeitsmittel durchströmbaren Einlage 52 aus einem regenerativ wärmespeichernden Material versehen, Die Einlagen 52, welche z.B, je aus einem lose gewickelten Abschnitt eines Drahtnetzes bestehen können, bilden somit in ihrer Gesamtheit einen in den Verdrängerkolben 5 integrierten Regenerator 53, der jeweils dem erwärmten Arbeitsmittel beim Durchgang aus dem ersten Arbeitsraum 14 in den zweiten Arbeitsraum 15 Wärme entzieht und diese Wärme dem Arbeitsmittel wieder zuführt, wenn es in den ersten Arbeitsraum 14 zurückströmt. Beim vorstehend beschriebenen Heissgasmotor wird die dem Arbeitskolben 4 von aussen zugeführte Wärme innerhalb des Motors an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmittel abgegeben, innerhalb des Motors im Regenerator 53 gespeichert und innerhalb des Motors aus dem im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmittel abgeführt. Daraus ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Die durch die Stirnwand 22 des Arbeitskolbens 4 gebildete Heizfläche ermöglicht eine über den ganzen Zylinderquerschnitt wirksame und damit besonders effiziente Wärmeübergabe, welche durch die Bewegung des Arbeitskolbens 4 noch zusätzlich begünstigt wird. In entsprechender Weise ist durch die am Zylinderdeckel 3 ausgebildete Kühlwand 48 eine über den ganzen Zylinderquerschnitt wirksame, effiziente Kühlung des

Arbeitsmittels erzielbar, welche durch die Bewegung des Verdrängerkolbens 6 zusätzlich begünstigt wird. Die beschriebene Ausführung ermöglicht, insbesondere in Verbindung mit dem im Verdrängerkolben 6 ausgebildeten, über den Zylinderquerschnitt sich erstreckenden

Regenerator 53, eine vorteilhaft einfache, kompakte Bauweise des Heissgasmotors .

Im Übrigen ist Die Arbeitsweise einer Heissgaskraftmaschine dem Fachmann allgemein bekannt (z.B. DE 25 22 711 AI), so dass auf diesbezügliche nähere Erläuterungen verzichtet wird.

In den Zeichnungsfiguren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig.2 zeigt Teile der Ausführung nach Fig.l und eine modifizierte Heizeinrichtung 56 mit einem im Hohlraum 21 eines Arbeitskolbens 57 angebrachten, darstellungsgemäss elektrischen Heizelement 58, welches mit dem die Kolbenstange 59 durchsetzenden Leitungsorgan 32 verbunden und über in diesem untergebrachte Verbindungsleitungen und die Leitungsanordnung 30 an eine in einer Speiseeinheit 55 enthaltene Stromquelle 60 anschliessbar ist, Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der ein von einem fluiden Heizmittel durchströmbares Heizelement in entsprechender Weise an eine in der Speiseeinheit 55 enthaltene Quelle eines solchen Heizmittels anschliessbar ist, Der Hohlraum 21 des Ärbeitskolbens 57 kann als Speicherraum für eine darin einschliessbare Menge eines Wärmeübertragungsmittels ausgeführt sein, wodurch die Wärmeabgabe an die Stirnwand 22 gegebenenfalls weiter verbessert werden kann ,

Die Fig.3 zeigt eine andere modifizierte Heizeinrichtung 61 mit einem im Hohlraum 21 des Arbeitskolbens 4 angebrachten katalytischen Heizaggregat 62, welches über das Leitungsorgan 32 und die Leitungsanordnung 30 an eine in einer Speiseeinheit 63 vorhandene Quelle 64 eines fluiden Brennstoffs, z. B. Wasserstoff, und über ein Leitungsorgan 65 einer zusätzlichen Leitungsanordnung 66 an eine in der Speiseeinheit 63 vorhandene Quelle 67 eines Reaktions- oder Oxidationsmittels anschliessbar ist. Die bei der katalytischen Verbrennung anfallenden Verbrennungsprodukte können durch den die Leitungsorgane 32 und 65 umgebenden Verbindungskanal 38 und die Abführleitung 41 an die Atmosphäre abgegeben oder, wie dargestellt, einem Sammler 68 zugeführt werden.

Die Fig, 4 zeigt eine weitere modifizierte Heizeinrichtung 71 mit einem im Hohlraum 21 des Arbeitskolbens 57 angebrachten Heizaggregat 72, welches eine nukleare Wärmequelle 73 enthält und welches über die

Leitungsanordnung 30 an eine in einer Speiseeinheit 74 vorhandene Steuervorrichtung 75 zum Steuern und/oder Regeln des Heizaggregats 72 anschliessbar ist. Bei den Ausführungen nach den Figuren 2, 3 und 4 wird die an das Arbeitsmittel zu übertragende Wärme jeweils innerhalb des Motors, in unmittelbarer Nähe der zu beheizenden Stirnwand 22 erzeugt. In Verbindung mit den jeweils auf relativ einfache Weise steuerbaren

Heizeinrichtungen 56, 61 und 71 ist daher bei jeder dieser Ausführungen eine besonders effiziente Wärmeübertragung erzielbar.

Die Fig, 5 zeigt einen gegenüber der Ausführung nach Fig.l modifizierten, als Hohlkörper ausgebildeten

Verdrängerkolben 78, der einen Schalenteil mit einer Bodenplatte 79 und einer zylindrischen Umfangswand 80 und eine Deckplatte 81 aufweist. Die Deckplatte 81 ist auf einem von der Bodenplatte 78 abstehenden Absatz 82 durch einen mit diesem verschraubbaren Endabschnitt 83 der zweiten Kolbenstange 16 gehalten. Die Bodenplatte 79 und die Deckplatte 81 begrenzen mit der Umfangswand 80 und dem Absatz 82 einen Ringraum 84 und sind je mit mehreren, über den Ringraum 84 verteilt angeordneten Durchtrittsöffnungen 85 für das Arbeitsmittel ausgeführt. Der Ringraum 84 ist mit einer Einlage 86 aus einem wärmespeichernden Material versehen. Als Einlage 86 kann, wie bei der dargestellten Ausführung angenommen, ein den Absatz 82 umgebender, aus mehreren Windungen eines bandförmigen Drahtnetzes bestehender loser Wickel vorgesehen sein, der den ganzen Ringraum 84 ausfüllt. Die Einlage 86 bildet somit einen zusammenhängenden, im Wesentlichen über den Querschnitt des Zylinderraums sich erstreckenden Regenerator, der eine entsprechend grosse Speicherkapazität aufweisen kann,

Die Fig, 6 zeigt einen weiteren modifizierten Verdrängerkolben 88, der sich von der Ausführung nach Fig .5 dadurch unterscheidet, dass zwischen der Bodenplatte 79 und der Deckplatte 81 eine für das Arbeitsmittel durchlässige, z. B, gelochte Isolierplatte 89 aus einem wärmedämmenden Material vorgesehen ist, welche den Ringraum 84 in zwei nacheinander durchströmbare Teilräume 90 und 91 unterteilt, wobei in jedem Teilraum eine eigene wärmespeichernde Teileinlage

92 bzw. 93 vorgesehen ist, Durch die Isolierplatte 89 können direkte Kontakte zwischen den Teileinlagen 92 und

93 vermieden und damit ungewollte Wärmeübergänge zwischen den beiden Arbeitsräumen 14 und 15 minimiert werden,

Es versteht sich, dass die vorstehend am Beispiel einer Wärme verbrauchenden Heissgaskraftmaschine erläuterten Ausführungsformen der Erfindung auch für entsprechende, Kälte erzeugende Kraftmaschinen geeignet sind,

In der Figur 7 ist ein Heissgasmotor dargestellt, der einen Arbeitskolben 104 und einen zwischen diesem und dem Zylinderdeckel 103 angeordneten Verdrängerkolben 105 enthält. Der Arbeitskolben 104 ist über eine erste Kolbenstangenanordnung, welche die hohle Kolbenstange 7 enthält, mit der Antriebsanordnung 10 koppelbar. Der Verdrängerkolben 105 ist mit einer zweiten

Kolbenstangenanordnung verbunden, welche mindestens zwei am Verdrängerkolben 105 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angreifende Kolbenstangen 16 umfasst , Diese sind je mit einem auf dem Zylinderdeckel 103 angebrachten Aggregat der vom Antrieb des Arbeitskolbens 104 getrennten, für sich ansteuerbaren Antriebsvorrichtung 18 koppelbar, Es sind auch entsprechende Ausführungen mit drei oder mehr Aggregaten und Kolbenstangen 16 möglich,

Die Stirnwand 22 des Arbeitskolbens 104 ist an einem Kopfteil 122 ausgebildet, der aus einem wärmeabsorbierenden Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. einem für hohe thermische Beanspruchungen geeigneten keramischen Werkstoff, besteht. Der Kopfteil 122 ist mit einer auf die Bodenpartie 24 aufsetzbaren Stützpartie 123 ausgeführt, welche beim dargestellten Beispiel ringförmig ausgebildet ist, wobei sie mit der Bodenpartie 24 und mit einem zentralen Abschnitt der Stirnwand 22 den Hohlraum 21 begrenzt . Die Umfangswand 23 kann an einem die Stützpartie 123 umgebenden Ring mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet sein, Die Bodenpartie 24 kann als biegesteife Platte ausgeführt sein, welche mit der Umfangswand 23 und mit dem Kopfteil 122 verschraubt ist.

Der Kopfteil 122 ist als beheizbares Element einer solaren Heizeinrichtung 131 zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum 14 befindlichen Arbeitsmittels vorgesehen, Die Heizeinrichtung 131 umfasst eine zur Abgabe einer gebündelten Sonnenstrahlung 130 ausgelegte

Sonnenkollektoranlage 132 mit mindestens einem am Zylinderdeckel 103 angeordneten Anschlussorgan 133 zum Einführen mindestens eines Teils der gebündelten Sonnenstrahlung 130 in den Zylinderraum 6. Das Anschlussorgan 133 enthält einen Eingangsteil 134 und mindestens ein den Zylinderdeckel 103 durchsetzendes, darstellungsgemäss rohrförmiges Leitungselement 135 für die Sonnenstrahlung 130, Der Eingangsteil 134 ist über eine Zuführleitung 136, die aus einem Bündel von Lichtleitfasern bestehen kann, an einen Ausgang der Sonnenkollektoranlage 132 anschliessbar. Das Leitungselement 135 ist gegen einen in der Innenwand 48 des Zylinderdeckels 103 vorgesehenen, für die Sonnenstrahlung 130 durchlässigen ersten Durchtritt 137 und einen damit fluchtenden, im Verdrängerkolben 105 vorgesehenen zweiten Durchtritt 138 orientierbar. Die Durchtritte 137 und 138 sind je mit einem für das Arbeitsmittel undurchlässigen Verschlussteil 139 aus einem transparenten Material, z.B. Glas oder dgl . , abgedichtet. Durch die beschriebene Anordnung kann die gebündelte Sonnenstrahlung 130 ungehindert - ohne nennenswerte Erwärmung des im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmittels - in den ersten Arbeitsraum 14 eingeführt und auf eine zentrale Stirnwandpartie des Kopfteils 122 konzentriert werden. Durch den entsprechend beheizten Kopfteil 122 kann auf vorteilhaft einfache Weise Wärme über die Stirnwand 22 an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmittel abgegeben werden ,

Die Sonnenkollektoranlage 132 kann, wie bei der vorliegenden Ausführung angenommen, ein an sich bekanntes fokussierendes System aus nicht dargestellten Hohlspiegeln enthalten. Die Sonnenkollektoranlage 132 kann ferner mindestens einen zusätzlichen Ausgang, darstellungsgemäss zwei weitere Ausgänge mit an diese anschliessbaren Zuführleitungen 136 aufweisen, welche je einem entsprechenden Anschlussorgan 133 einer weiteren, nicht dargestellten Heissgaskraftmaschine zugeordnet sein können ,

Der in der Bodenpartie 24 des Arbeitskolbens 104 ausgebildete Durchlass 25 dient zur Aufnahme von dem Hohlraum 21 zugeordneten Leitungsmitteln einer zeitweise oder ständig zuschaltbaren Hilfseinrichtung 141, der nicht dargestellte, an sich bekannte Steuer- und/oder Regelmittel zugeordnet sein können. Die Hilfseinrichtung 141 ist dazu bestimmt, jeweils eine gegebenenfalls erforderliche Kühlung des solar beheizten Kopfteils 122 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur und/oder eine betriebsmässig ausreichende Beheizung des Kopfteils 122 auch bei ungenügender oder fehlender Sonnenstrahlung zu gewährleisten.

Die Hilfseinrichtung 141 umfasst das innerhalb der Kolbenstange 7 angebrachte Leitungsorgan 32, welches über die Leitungsanordnung 30 mit einer Zuführleitung 146 für ein zum Kühlen und/oder zum zusätzlichen Beheizen des Kopfteils 122 bestimmtes, beliebiges fluides Wärmeübertragungsmittel koppelbar ist, Der Verbindungskanal 38 ist mit einer Abführleitung 147 für das im Hohlraum 21 erwärmte - oder abgekühlte - Wärmeübertragungsmittel koppelbar. Die Zuführleitung 146 ist über ein Fördermittel, darstellungsgemäss eine Pumpe 140, an ein der Hilfseinrichtung 141 zugeordnetes ortsfestes Wärmeaustauschsystem 142 angeschlossen, welches eine Wärmespeichereinheit 143 mit einem zur Aufnahme eines beliebigen Speichermediums bestimmten Speicherbehälter 144 aufweist,

Der Speicherbehälter 144, der ebenfalls mit einer wärmedämmenden Isolierung 26 versehen sein kann, enthält einen an die Zuführleitung 146 und an die Abführleitung 147 anschliessbaren, als Kühl-/Heizschlange dargestellten Wärmeübertrager 145. Der Wärmeübertrager 145 und der Hohlraum 21 sind somit in einem geschlossenen Kreislauf vom Wärmeübertragungsmittel durchströmbar, wobei - je nach Betriebsphase - dem Kopfteil 122 wahlweise Wärme entzogen oder zugeführt wird. Im Speicherbehälter 144 kann dem im Hohlraum 21 erwärmten Wärmeübertragungsmittel Wärme entzogen bzw. dem im Hohlraum abgekühlten Wärmeübertragungsmittel Wärme zugeführt werden, worauf das Wärmeübertragungsmittel wieder in den Hohlraum 21 gefördert wird.

Der Speicherbehälter 144 kann, wie dargestellt, einen zusätzlichen Wärmeübertrager 148 enthalten, der über eine Zuführleitung 149 und eine Abführleitung 150 für ein weiteres Wärmeübertragungsmittel an ein nicht dargestelltes, zeitweise oder ständig zuschaltbares Hilfsaggregat, z, B. an einen Wärmeverbraucher oder an eine zusätzliche Heizvorrichtung, anschliessbar ist, Als Wärmeübertragungsmittel und/oder als Speichermedium kann z, B, Öl, flüssiges Natrium oder, wie beim vorliegenden Beispiel angenommen, Wasser vorgesehen sein,

Der Zylinderdeckel 103 enthält den durch die Umfangswand 50 und das Leitungselement 135 begrenzten ringförmigen Hohlraum 45, der den Kühlraum der Kühleinrichtung 44 bildet. Als Kühlmittel kann z. B. verflüssigter Stickstoff vorgesehen sein,

Der Verdrängerkolben 105 ist, wie vorstehend beschrieben, mit dem Durchtritt 138 für die Sonnenstrahlung 130 und mit den Durchtrittsöffnungen 51 für das Arbeitsmittel ausgeführt. Die Durchtrittsöffnungen 51 sind über den den Durchtritt 138 umgebenden ringförmigen Querschnitt des Verdrängerkolbens 105 verteilt angeordnet. Es ist auch eine Ausführung möglich, bei welcher der beim vorliegenden Beispiel dem Durchtritt 138 zugeordnete transparente Verschlussteil 139 weggelassen und damit eine Durchströmung des Durchtritts 138 in Kauf genommen wird .

Auch bei dieser Ausführung wird die dem Arbeitskolben 104 von aussen zugeführte Wärme innerhalb des Motors an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmittel abgegeben, innerhalb des Motors im Regenerator 53 gespeichert und innerhalb des Motors aus dem im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmittel abgeführt, woraus sich die vorstehend erwähnten Vorteilen ergeben,

Die Figur 8 zeigt Teile der Ausführung nach Fig, 7 mit einer modifizierten solaren Heizeinrichtung 151 und einem Arbeitskolben 152 in einer abgewandelten Ausführungsform. Die Heizeinrichtung 151 enthält einen dem Durchtritt 137 der Innenwand 48 des Zylinderdeckels 103 zugeordneten transparenten Verschlussteil 153, der als lichtbrechendes optisches Element ausgeführt ist. Als Verschlussteil 153 kann, wie dargestellt, eine mit dem Leitungselement 135 verbundene Sammellinse vorgesehen sein, durch welche die gebündelte Sonnenstrahlung 130 auf einen Brennpunkt fokussierbar ist, der in einem Längenabschnitt des

Zylinders 2 liegt, welcher zumindest annähernd dem durch die beiden Totpunktlagen der Stirnwand 22 begrenzten Hubbereich des Arbeitskolben 152 entspricht.

Der Arbeitskolben 152 enthält einen Kopfteil 154 mit einer Stirnpartie, in der eine zur Aufnahme des

Endabschnitts der fokussierten Sonnenstrahlung 130 bestimmte kegelförmige Vertiefung 155 ausgebildet ist. Der Kopfteil 154 ist ferner mit einer relativ massiven Stützpartie 156 ausgeführt, welche sich im wesentlichen über die Bodenpartie 24 erstreckt und welche eine vorteilhaft effiziente, gleichmässige Verteilung der gespeicherten Wärme auf die an die Vertiefung 155 angrenzenden Querschnittsbereiche des Kopfteils 154 ermöglicht. Bei dieser Ausführung entfallen die für die Verwendung einer Hilfseinrichtung 141 gemäss Fig .7 erforderlichen Teile, insbesondere kann die Kolbenstange 7 ohne Anschlusspartien 33 und 39 ausgeführt werden. Die Vertiefung 155 weist eine dem Strahlenverlauf angepasste Wandung auf, welche im Abstand von der fokussierten Sonnenstrahlung 130 verläuft. Entsprechend kann eine

Fokussierung der Sonnenstrahlung 130 auf den Kopfteil 154 verhindert und damit eine unzulässige örtliche Erwärmung, z. B. ein Schmelzen, des Kopfteils 154 vermieden werden,

Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der dem Durchtritt 137 ein anderes optisches Element, z. B. eine nicht dargestellte Streulinse, zugeordnet ist, durch welche die gebündelte Sonnenstrahlung 130 divergierend auf eine Projektionsfläche der Stirnwand 22 konzentriert werden kann, die grösser ist als der Querschnitt des Leitungselementes 135. Dadurch ist gegebenenfalls eine verbesserte, gleichmässige Erwärmung des Kopfteils 154 erzielbar, wobei die Ausbildung einer Vertiefung 155 entfällt ,

Die Figur 9 zeigt Teile der Ausführung nach Fig, 7 mit einem Arbeitskolben 161 nach einer weiteren abgewandelten Ausführungsform und einer ihm zugeordneten modifizierten Hilfseinrichtung 162, Der Arbeitskolben 161 ist mit einem plattenförmigen Kopfteil 163 ausgeführt, der mit der Umfangswand 23 und der Bodenpartie 24 den Hohlraum 21 begrenzt. Die Hilfseinrichtung 162 enthält ein im Hohlraum 21 angebrachtes, durchströmbares Wärmeübertragungselement 164, welches an eine Eintrittsleitung 165 und an eine Austrittsleitung 166 für das fluide Wärmeübertragungsmittel angeschlossen ist. Die Leitungen 165 und 166 durchsetzen die Kolbenstange 7 und sind, analog zur Ausführung nach Fig.7, über die Anschlusspartien 33 bzw. 39 mit dem in der Fig.3 nicht dargestellten ortsfesten Wärmeaustauschsystem 142 koppelbar. Die Umfangswand 23 des Arbeitskolbens 161 kann darstellungsgemäss über die Bodenpartie 24 vorstehen. Entsprechend kann der Hohlraum 21 mit einer innerhalb einer gegebenen Länge des Arbeitskolbens wählbaren Bauhöhe, und damit mit einem vorbestimmten Volumen ausgeführt v/erden, Der Hohlraum 21 des Arbeitskolbens 161 kann auch als Speicherraum für eine darin einschliessbare Menge eines das Wärmeübertragungselement 164 umgebenden sekundären Wärmeübertragungsmittels ausgeführt sein, wodurch die Kühlung bzw, die ergänzende Beheizung des Kopfteils 163 gegebenenfalls weiter verbessert werden kan ,

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungen wird die an das Arbeitsmittel zu übertragende Wärme jeweils innerhalb des Motors, am Kopfteil 122 bzw. 154 bzw. 163 erzeugt und über die Stirnwand 22 abgegeben. In Verbindung mit den jeweils auf relativ einfache Weise steuerbaren Heizeinrichtungen 131 und 151 ist daher bei jeder dieser Ausführungen eine vorteilhaft effiziente Wärmeübertragung erzielbar,

In der Fig.10 ist ein Heissgasmotor dargestellt, in dem der Verdrängerkolben 5 den Zylinderraum 6 in einen durch den Zylinderdeckel 203 begrenzten ersten Arbeitsraum 14 und einen durch einen Arbeitskolben 204 begrenzten zweiten Arbeitsraum 15 unterteilt. Der Zylinderdeckel 203 ist als Hohlkörper ausgebildet, der mit einer Heizeinrichtung 231 zum Erwärmen des im ersten Arbeitsraum 14 befindlichen Arbeitsmittels versehen ist. Der Hohlkörper weist einen ringförmigen Hohlraum 245 auf, der durch den Führungsteil 17, eine über den ersten

Arbeitsraum 14 sich erstreckende, als biegesteife Platte ausgeführte Innenwand 248, die Umfangswand 50 und die Aussenwand 54 begrenzt ist, wobei zumindest die Innenwand 248 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht. In der Umfangswand 50 ist mindestens ein Durchtritt für mindestens ein dem Hohlraum 245 zugeordnetes Organ der Heizeinrichtung 231 ausgebildet, welches über eine Verbindungsanordnung an eine der Heizeinrichtung 231 zugeordnete Speiseeinheit 235 anschliessbar ist, die eine beliebige Wärmequelle 236 enthält ,

Bei der dargestellten Ausführung umfasst die Verbindungsanordnung eine an die Wärmequelle 236 angeschlossene Speiseleitung 237 zum Zuführen eines beliebigen fluiden Wärmeübertragungsmittels in den Hohlraum 245 und eine Abführleitung 241 für das im Hohlraum 245 abgekühlte Wärmeübertragungsmittel, welches zur Speiseeinheit 235 zurück geführt oder, wie dargestellt, an die Atmosphäre abgegeben werden kann, Als Wärmequelle ist ein Brenner angenommen, dessen Verbrennungsprodukt als Wärmeübertragungsmittel dient. Als Wärmequelle kann auch ein Solarwärme-Kollektor, ein Wärme aus der Umgebung aufnehmender Wärmeübertrager oder dgl, vorgesehen sein, Die Umfangswand 50, die Aussenwand 54 und der Führungsteil 17 können darstellungsgemäss je mit mindestens einer Schicht 27 aus einem wärmedämmenden Material, z. B. Glaswolle oder dgl., ausgekleidet sein, wodurch die Wärmeübertragung gezielt auf die Innenwand 248 konzentriert werden kann.

Der Arbeitskolben 204 ist als Hohlkörper mit einem Kühlraum 221 ausgeführt. Bei dieser Ausführung ist die Stirnwand 22 als Organ einer Kühleinrichtung 244 zum Kühlen des im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmittels vorgesehen und bildet eine dem zweiten Arbeitsraum 15 zugewandte Kühlfläche. Der in der Bodenpartie 24 vorgesehene Durchlass 25 ist zur Aufnahme eines Organs einer dem Arbeitskolben 204 zugeordneten Kühlanordnung der Kühleinrichtung 244 bestimmt.

Die Kühlanordnung umfasst eine der Kühleinrichtung 244 zugeordnete, ortsfeste Kühleinheit 242, welche eine Quelle 243 eines beliebigen fluiden Kühlmittels mit einer an diese angeschlossenen Zuführleitung 246 für das Kühlmittel enthält. Die Zuführleitung 246 ist über die Leitungsanordnung 30 mit einer innerhalb der Kolbenstange 7 angebrachten Leitungsverbindung 232 koppelbar, welche eine sichere Zuführung des Kühlmittels in den Kühlraum 221 gewährleistet, wobei dem im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmittel über die gekühlte Stirnwand 22 Wärme entzogen und an das Kühlmittel abgegeben wird. Die Leitungsverbindung 232 kann mit einer wärmedämmenden Aussenisolierung versehen sein. Der in der Kolbenstange 7 ausgebildete Verbindungskanal 38 ist über den Leitungsabschnitt 40 an eine Abführleitung 247 für das im Kühlraum 221 erwärmte Kühlmittel anschliessbar. Die Abführleitung 247 kann ins Freie geführt oder, wie dargestellt, an die Kühleinheit 242 angeschlossen werden. Als Kühlmittel kann z, B. verflüssigter Stickstoff vorgesehen sein.

Beim vorstehend beschriebenen Heissgasmotor wird die dem Zylinderdeckel 203 von aussen zugeführte Wärme innerhalb des Motors an das im ersten Arbeitsraum 14 befindliche Arbeitsmittel abgegeben, innerhalb des Motors im Regenerator 53 gespeichert und innerhalb des Motors aus dem im zweiten Arbeitsraum 15 befindlichen Arbeitsmittel abgeführt, Die durch die Innenwand 248 des Zylinderdeckels 203 gebildete Heizfläche ermöglicht eine über den ganzen Zylinderquerschnitt wirksame und damit besonders effiziente Wärmeübergabe, welche durch die Bewegung des Verdrängerkolbens 6 noch zusätzlich begünstigt wird. In entsprechender Weise ist durch die als Kühlwand ausgebildete Stirnwand 22 des Arbeitskolbens 204 eine über den ganzen Zylinderquerschnitt wirksame, effiziente Kühlung des Arbeitsmittels erzielbar, welche durch die Bewegung des Arbeitskolbens 204 zusätzlich begünstigt wird.

Die Fig, 11 zeigt Teile der Ausführung nach Fig.10 und eine modifizierte Kühleinrichtung 256 mit einem im Kühlraum 221 eines Arbeitskolbens 257 angebrachten, durchströmbaren Kühlelement 258, welches an eine Eintrittsleitung 28 und an eine Austrittsleitung 29 für ein beliebiges fluides Kühlmittel angeschlossen ist, Die Leitungen 28 und 29 durchsetzen die Kolbenstange 7 und sind, analog zur Ausführung nach Fig, 10, über die Anschlusspartien 33 bzw. 39 mit der ortsfesten Kühleinheit 242 koppelbar. Als Kühlmittel kann z. B, verflüssigter Wasserstoff vorgesehen sein. Die Umfangswand 23 des Arbeitskolbens 257 kann darstellungsgemäss über die Bodenpartie 24 vorstehen. Entsprechend kann der Kühlraum 221 mit einer innerhalb einer gegebenen Länge des Arbeitskolbens 257 wählbaren Bauhöhe, und damit mit einem vorbestimmten Volumen ausgeführt werden. Der Kühlraum 221 des Arbeitskolbens 257 kann auch als Speicherraum für eine darin einschliessbare Menge eines das Kühlelement 258 umgebenden sekundären Kühlmittels ausgeführt sein, wodurch die Kühlung der Stirnwand 22 gegebenenfalls weiter verbessert werden kann.

Die Fig.12 zeigt Teile der Ausführung nach Fig.10 und eine modifizierte Heizeinrichtung 259, welche ein im Zylinderdeckel 203 angeordnetes Heizelement 260 in Form einer den Führungsteil 17 umgebenden Heizschlange aufweist, Das Heizelement 260 ist über die Speiseleitung 237 und die Abführleitung 241 an eine Speiseeinheit 255 angeschlossen, welche eine Quelle eines fluiden Heizmittels enthält. Als Heizmittel kann z. B. Wasserdampf vorgesehen sein. Es ist auch eine Ausführung mit einem entsprechend angeordneten elektrischen

Heizelement möglich, welches über eine die Wandung des Zylinderdeckels 203 durchsetzende Leitungsanordnung an eine Stromquelle angeschlossen ist . Bei derartigen Ausführungen kann der Hohlraum 245 als Speicherraum für eine darin speicherbare Menge eines das Heizelement umgebenden Wärmeübertragungsmittels ausgeführt sein, wodurch die Wärmeabgabe an die Innenwand 248 zusätzlich verbessert werden kann .

Die Fig.13 zeigt eine andere modifizierte Heizeinrichtung 261 mit einem im Hohlraum 245 eines Zylinderdeckels 70 angebrachten katalytischen Heizaggregat 262, welches den Führungsteil 17 ringförmig umgibt, Das Heizaggregat 262 ist über eine erste Speiseleitung 265 an eine in einer Speiseeinheit 263 vorhandene Quelle 264 eines fluiden Brennstoffs, z, B, Wasserstoff, und über eine zweite Speiseleitung 266 an eine in der Speiseeinheit 263 vorhandene Quelle 267 eines Reaktions- oder Oxidationsmittels anschliessbar, Die bei der katalytischen Verbrennung anfallenden

Verbrennungsprodukte können über eine Abführleitung 269 an die Atmosphäre abgegeben oder, wie dargestellt, einem Sammler 268 zugeführt werden.

Die Fig.14 zeigt eine weitere modifizierte Heizeinrichtung 271 mit einem im Hohlraum 245 eines Zylinderdeckels 76 angeordneten, den Führungsteil 17 ringförmig umgebenden Heizaggregat 272, welches eine nukleare Wärmequelle 273 enthält und welches über Leitungsmittel 277 an eine in einer Speiseeinheit 274 vorhandene Steuervorrichtung 275 zum Steuern und/oder Regeln des Heizaggregats 272 anschliessbar ist. Als Wärmequelle 273 kann eine Heizanordnung vorgesehen sein, die ein Element oder mehrere Teilelemente aus einem unter Wärmeerzeugung zerfallenden Isotop enthält.

Bei den Ausführungen nach den Figuren 12, 13 und 14 wird die an das Arbeitsmittel zu übertragende Wärme jeweils innerhalb des Motors, in unmittelbarer Nähe der zu beheizenden Innenwand 248 erzeugt. In Verbindung mit den jeweils auf relativ einfache Weise steuerbaren Heizeinrichtungen 259, 261 und 271 ist daher bei jeder dieser Ausführungen eine besonders effiziente Wärmeübertragung erzielbar.

Es versteht sich, dass diese am Beispiel einer Wärme verbrauchenden Heissgaskraftmaschine erläuterten Ausführungsformen der Erfindung auch für entsprechende. Kälte erzeugende Kraftmaschinen geeignet sind.

Claims

Patentansprüche

1. Heissgaskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (2), in dem ein über eine erste Kolbenstangenanordnung verschiebbarer Arbeitskolben (4; 57; 104; 152; 161) mit einem Zylinderdeckel (3; 103;) einen zur Aufnahme eines Arbeitsmittels bestimmten Zylinderraum (6) begrenzt, mit einem über eine zweite Kolbenstangenanordnung verschiebbaren Verdrängerkolben (5; 78; 88; 105), der den

Zylinderraum (6) in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum (14 bzw. 15) unterteilt, mit einer Heizeinrichtung (31; 56; 61; 71; 131: 151) zum Erwärmen des Arbeitsmittels im ersten Arbeitsraum (14) und mit einer Kühleinrichtung (44) zum Kühlen des Arbeitsmittels im zweiten Arbeitsraum (15), wobei die Arbeitsräume (14 und 15) über einen Regenerator (53) kommunizierend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitsraum (14) zwischen dem Arbeitskolben (4; 57; 104; 152; 161) und dem Verdrängerkolben (5; 78; 88; 105) ausgebildet ist und dass mindestens ein Organ der Heizeinrichtung (31; 56; 61; 71; 131; 151) am Arbeitskolben (4; 57; 104; 152; 161) ausgebildet ist.

2. Heissgaskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (2), in dem ein über eine erste

Kolbenstangenanordnung verschiebbarer Arbeitskolben (204; 257) mit einem Zylinderdeckel (70; 76; 203) einen zur Aufnahme eines Arbeitsmittels bestimmten Zylinderraum (6) begrenzt, mit einem über eine zweite Kolbenstangenanordnung verschiebbaren Verdrängerkolben (5; 78; 88), der den Zylinderraum (6) in einen durch den Zylinderdeckel (70; 76; 203) begrenzten ersten Arbeitsraum (14) und einen durch den Arbeitskolben (204; 257) begrenzten zweiten Arbeitsraum (15) unterteilt, mit einer Heizeinrichtung (231; 259; 261; 271) zum Erwärmen des Arbeitsmittels im ersten Arbeitsraum (14) und mit einer Kühleinrichtung (244; 256) zum Kühlen des Arbeitsmittels im zweiten Arbeitsraum (15), wobei die Arbeitsräume (14 und 15) über einen Regenerator (53) kommunizierend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Organ der

Kühleinrichtung (244; 256) am Arbeitskolben (204;257) ausgebildet ist.

3. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (31; 56; 61; 71; 131; 151) eine am Arbeitskolben (4; 57; 104; 152; 161) ausgebildete, gegen dem ersten Arbeitsraum (14) zugewandte Heizfläche und eine dem Arbeitskolben (4; 57; 104; 152; 161) zugeordnete Beheizungsanordnung für diese Heizfläche umfasst.

4. Kraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (4; 57) als Hohlkörper mit einem Hohlraum (21) ausgeführt ist, der durch eine die Heizfläche enthaltende Stirnwand (22), eine Umfangswand (23) und eine mit der ersten Kolbenstangenanordnung verbindbare Bodenpartie (24) begrenzt ist, dass zumindest die Stirnwand (22) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und dass in der Bodenpartie (24) mindestens ein Durchlass (25) für mindestens ein dem Hohlraum (21) zugeordnetes Organ der Beheizungsanordnung der Heizeinrichtung (31; 56; 61; 71) vorgesehen ist, welches über eine einen beweglichen Leitungsabschnitt (34) enthaltende Leitungsanordnung (30; 66) an eine ortsfeste Speiseeinheit ( 35 ; 55 ; 63 ; 74 ) der Beheizungsanordnung anschliessbar ist,

5, Kraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand (23) und die Bodenpartie (24) des Arbeitskolbens (4; 57) je mit mindestens einer Schicht (26) aus einem wärmedämmenden Material versehen sind,

6. Kraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Kolbenstangenanordnung eine hohle Kolbenstange (7; 59) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Kolbenstange (7; 59) an den Durchlass (25) der Bodenpartie (24) angeschlossen ist und dass die Leitungsanordnung (30; 66) mindestens ein innerhalb der Kolbenstange angebrachtes, in Längsrichtung gegen den Hohlraum (21) verlaufendes Leitungsorgan (32; 65) enthält, welches über eine die Wandung der Kolbenstange (7; 59) durchsetzende Anschlusspartie (33) mit dem beweglichen Leitungsabschnitt (34) koppelbar ist .

7. Kraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Kolbenstange (7; 59) mit mindestens einer Schicht (26) aus einem wärmedämmenden Material versehen is .

8. Kraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseeinheit (35) eine Wärmequelle (36) aufweist, dass als Leitungsorgan (32) ein in den Hohlraum (21) des rbeitskolbens (4) mündendes Innenrohr vorgesehen ist, welches mit einer an die Wärmequelle (36) angeschlossenen Speiseleitung (37) für ein fluides Wärmeübertragungsmittel koppelbar ist, und dass die Kolbenstange (7) mit dem Innenrohr einen gegen den Hohlraum (21) offenen Verbindungskanal (38) begrenzt, der über eine bewegliche Austrittsleitung( 40 ) an eine Abführleitung (41) für das Wärmeübertragungsmittel anschliessbar ist .

9, Kra tmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizungsanordnung der Heizeinrichtung (56) mindestens ein im Hohlraum (21) des Arbeitskolbens (57) angebrachtes Heizelement (58) enthält, welches über die Leitungsanordnung (30) an eine Quelle (60) eines Heizmittels anschliessbar ist .

10. Kraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizungsanordnung der Heizeinrichtung (61) ein im Hohlraum (21) des Arbeitskolbens (4) angebrachtes katalytisches

Heizaggregat (62) enthält, welches über eine erste Leitungsanordnung (30) an eine Quelle (64) eines fluiden Brennstoffs, und über eine zweite Leitungsanordnung (66) an eine Quelle (67) eines Reaktions- oder Oxidationsmittels anschliessbar ist, und dass die Kolbenstange (7) mit den Leitungsanordnungen (30 und 66) einen gegen den Hohlraum (21) offenen Verbindungskanal (38) begrenzt, der über eine bewegliche Austrittsleitung (40) an eine Abführleitung (41) für Verbrennungsprodukte anschliessbar ist.

11. Kraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizungsanordnung der Heizeinrichtung (71) mindestens ein im Hohlraum (21) des Arbeitskolbens (57) angebrachtes Heizaggregat (72) mit einer nuklearen Wärmequelle (73) enthält, welches über die Leitungsanordnung (30) mit einer Steuervorrichtung (75) zum Steuern und/oder Regeln des Heizaggregates (72) koppelbar ist,

12. Kraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizfläche der Heizeinrichtung (131; 151) an einem den ersten

Arbeitsraum (14) begrenzenden Kopfteil ( 122 ; 154 ; 163 ) des Arbeitskolbens ( 10 ; 152 ; 161) ausgebildet ist, der aus einem wärmeabsorbierenden Material besteht, und dass die Beheizungsanordnung mindestens ein am Zylinderdeckel (103) angeordnetes Anschlussorgan (133) einer Sonnenkollektoranlage (132) enthält, welches zum Einführen einer gebündelten Sonnenstrahlung (130) in den Zylinderraum (6) bestimmt ist und dass im Zylinderdeckel (103) und im Verdrängerkolben (105) je mindestens ein Durchtritt (137 bzw. 138) für die Sonnenstrahlung (130) vorgesehen ist, derart, dass diese auf eine Stirnwand (22) des Kopfteils ( 122 ; 154 ; 163 ) konzentrierbar ist.

13. Kraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussorgan (133) mindestens ein den Zylinderdeckel (103) durchsetzendes, gegen die Durchtritte (137,138) orientierbares Leitungselement (135) für die gebündelte Sonnenstrahlung (130) enthält und dass zumindest der Durchtritt (137) des Zylinderdeckels (103) mit einem Verschlussteil (139; 153) aus einem transparenten Material versehen ist ,

14. Kraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Durchtritt (137) des Zylinderdeckels (103) zugeordnete Verschlussteil (153) mindestens ein lichtbrechendes optisches Element aufweist, durch welches die gebündelte Sonnenstrahlung (130) zumindest annähernd im Hubbereich der Stirnwand (22) des Kopfteils (154) fokussierbar ist .

15. Kraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand (22) des Kopfteils (154) mit einer zur Aufnahme eines Endabschnitts der fokussierten Sonnenstrahlung (130) bestimmten, dem Strahlenverlauf angepassten kegelförmigen Vertiefung (155) ausgeführt ist.

16. Kraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben

(104;152;161) eine mit dem Kopfteil ( 122 ; 154 ; 163 ) verbindbare Umfangswand (23) und eine mit der ersten Kolbenstangenanordnung verbindbare Bodenpartie (24) aufweist und dass zumindest die Umfangswand (23) mit mindestens einer Schicht (26) aus einem wärmedämmenden Material versehen ist .

17. Kraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (104; 161) als Hohlkörper mit einem zwischen dem Kopfteil (122; 163) und der Bodenpartie (24) ausgebildeten Hohlraum (21) ausgeführt ist und dass in der Bodenpartie (24) mindestens ein Durchlass (25) für dem Hohlraum (21) zugeordnete Leitungsmittel zum Zuführen und zum Abführen eines fluiden Wärmeübertragungsmittels vorgesehen sind, welche je über eine einen beweglichen Leitungsabschnitt (34 bzw. 40) enthaltende Leitungsanordnung (30) mit einer an ein Wärmeaustauschsystem (142) angeschlossenen Zuführleitung (146) bzw. mit einer entsprechenden Abführleitung (147) für das Wärmeübertragungsmittel koppelbar sind.

18. Kraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (161) mindestens ein im Hohlraum (21) angebrachtes, vom Wärmeübertragungsmittel durchströmbares Wärmeübertragungselement (164) enthält und dass die Leitungsmittel zwei an das Wärmeübertragungselement (164) anschliessbare Leitungselemente (165 und 166) umfassen, von denen das eine mit der Zuführleitung (146), und das andere mit der Abführleitung (147) koppelbar ist.

19. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkolben (5; 78; 88) über eine Kolbenstange (16) der zweiten Kolbenstangenanordnung mit einer auf dem Zylinderdeckel (3) angebrachten, vom Antrieb des Arbeitskolbens (4; 57) getrennten und für sich ansteuerbaren Antriebsvorrichtung (18) gekoppelt ist.

20. Kraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kolbenstangenanordnung mindestens zwei am Verdrängerkolben (105) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angreifende Kolbenstangen (16) umfasst, welche je mit einer auf dem Zylinderdeckel (103) angebrachten, vom Antrieb des Arbeitskolbens ( 104 ; 152 ; 161) getrennten und für sich ansteuerbaren Antriebsvorrichtung (18) gekoppelt sind.

21. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (44) am Zylinderdeckel (3;103) ausgebildet ist.

22. Kraftmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderdeckel (3; 103) mit einem an die Kühleinrichtung (44) anschliessbaren Kühlraum (45) ausgeführt ist, der durch eine über den zweiten Arbeitsraum (15) sich erstreckende Kühlwand (48) begrenzt ist, welche aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.

23. Kra tmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerator (53) am Verdrängerkolben (5 ; 78 ; 88 ; 105 ) ausgebildet ist.

24. Kraftmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkolben (5; 78; 88) mit über seinen Querschnitt verteilt angeordneten, die beiden Arbeitsräume (14 und 15) verbindenden Durchtrittsöffnungen (51; 85) für das Arbeitsmittel ausgeführt ist und dass zumindest im Bereich dieser Durchtrittsöffnungen je mindestens eine als Regenerator (53) ausgebildete Einlage ( 52 ; 86 ; 92 , 3 ) aus einem wärmespeichernden Material vorgesehen ist.

25. Kraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (244; 256) eine am Arbeitskolben (204; 257) ausgebildete, dem zweiten Arbeitsraum (15) zugewandte Kühlfläche und eine dem Arbeitskolben (204; 257) zugeordnete Kühlanordnung umfasst ,

26. Kraf maschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (204 ;257) als Hohlkörper mit einem Kühlraum (221) ausgeführt ist, der durch eine dem zweiten Arbeitsraum (15) zugewandte, die Kühlfläche enthaltende Stirnwand (22), eine Umfangswand (23) und eine mit einer hohlen Kolbenstange (7) verbindbare Bodenpartie (24) begrenzt ist, dass zumindest die Stirnwand (22) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und dass in der Bodenpartie (24) mindestens ein Durchlass (25) für mindestens ein dem Kühlraum (221) zugeordnetes Organ der Kühlanordnung vorgesehen ist, welches über eine einen beweglichen Leitungsabschnitt

(34; 40) enthaltende Leitungsanordnung (30) an eine Kühleinheit (242) anschliessbar ist, die eine Quelle

(243) eines fluiden Kühlmittels aufweist.

27. Kra maschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung (30) mindestens eine gegen den Kühlraum (221) verlaufende Leitungsverbindung (232) enthält, welche mit dem beweglichen Leitungsabschnitt (34; 40) koppelbar ist.

28. Kraftmaschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Leitungsverbindung (232) ein in den Kühlraum (221) mündendes Innenrohr vorgesehen ist, welches mit einer an die Kühleinheit (42) angeschlossenen Zuführleitung (46) für das Kühlmittel koppelbar ist, und dass die Kolbenstange (7) mit dem Innenrohr einen gegen den Kühlraum (221) offenen Verbindungskanal (38) begrenzt, der über den bewegliche Leitungsabschnitt (40) an eine

Abführleitung (47) für das erwärmte Kühlmittel anschliessbar ist.

29. Kraftmaschine nach Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung der Kühleinrichtung (256) mindestens ein im Kühlraum (221) des Ärbeitskolbens (257) angebrachtes Kühlelement (258) enthält und dass die Leitungsverbindung (232) eine Eintrittsleitung (28) und eine Austrittsleitung (29) für das Kühlmittel enthält, welche an das Kühlelement (258) anschliessbar und über die beweglichen Leitungsabschnitte (34 bzw. 40) mit der Kühleinheit (242) koppelbar sind.

30, Kraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (231; 259; 261;271) am Zylinderdeckel (203; 70; 76) ausgebildet ist .

31. Kraftmaschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderdeckel (203; 70; 76) als Hohlkörper mit einem Hohlraum (245) ausgeführt ist, der durch eine über den ersten Arbeitsraum (14) sich erstreckende Innenwand (248), eine Umfangswand (50) und eine Aussenwand (54) begrenzt ist, dass zumindest die Innenwand (248) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und dass im Zylinderdeckel mindestens ein Durchtritt für mindestens ein dem Hohlraum (45) zugeordnetes Organ der Heizeinrichtung (231; 259; 261; 271) vorgesehen ist, welches über eine Verbindungsanordnung an eine der Heizeinrichtung zugeordnete Speiseeinheit (235; 255; 263; 274) anschliessbar ist,

32, Kraftmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand (50) und die

Aussenwand (54) je mit mindestens einer Schicht (27) aus einem wärmedämmenden Material versehen sind.

33. Kraftmaschine nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseeinheit (235) eine Wärmequelle (236) aufweist und dass die

Verbindungsanordnung eine an die Wärmequelle (236) angeschlossene, in den Hohlraum (45) mündende Speiseleitung (237) für ein fluides Wärmeübertragungsmittel und eine an den Hohlraum (45) angeschlossene Abführleitung (241) für das Wärmeübertragungsmittel enthält.

34. Kraftmaschine nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (259) ein im Hohlraum (45) des Zylinderdeckels (203) angebrachtes Heizelement (260) enthält, welches über die Verbindungsanordnung an eine in der Speiseeinheit (255) vorhandene Quelle eines Heizmittels anschliessbar ist,

35. Kraftmaschine nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (261) ein im Hohlraum (45) des Zylinderdeckels (70) angebrachtes katalytisches Heizaggregat (262) enthält, welches über eine erste Speiseleitung (265) an eine Quelle (264) eines fluiden Brennstoffs, und über eine zweite Speiseleitung (266) an eine Quelle (267) eines Reaktions- oder Oxydationsmittels anschliessbar ist, und dass der Hohlraum (45) an eine Abführleitung (269) für Verbrennungsprodukte anschliessbar ist.

36. Kraftmaschine nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (271) ein im Hohlraum (45) des Zylinderdeckels (76) angebrachtes Heizaggregat (272) mit einer nuklearen Wärmequelle (273) enthält, welches über Leitungsmittel (77) mit einer Steuervorrichtung (275) zum Steuern und/oder Regeln des Heizaggregates (272) koppelbar ist.