DE10319806B4 - Heat engine according to the ideal Stirling principle - Google Patents

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Abstract

Wärmekraftmaschine nach dem Stirlingprinzip zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht, regenerativen und fossilen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass
1. ein Arbeitsgas von einem Kompressionszylinder (8) durch einen Erhitzer (1) in einen Expansionszylinder (5) strömt.
1.1. ein Arbeitsgas von einem Expansionszylinder (5) durch einen Kühler (2) in einen Kompressionszylinder (8) strömt
2. ein Erhitzer (1) mit einem Expansionszylinder (5) zusammen einen Expansionsraum (7) und ein Kühler (2) mit einem Kompressionszylinder (8) zusammen einen Kompressionsraum (10) bilden.
2.1. ein Erhitzer (1) oder ein Kühler (2) eine Vielzahl, parallel zu einander angeordneter konischer Rohre (4), die axial zu Expansions (5)- oder Kompressionszylinder (8) verlaufen, aufweisen.
3. ein Expansionskolben (6) oder ein Kompressionskolben (9) mit Kolbenzapfen (11) ausgebildet ist und die Kolbenzapfen (11) im Arbeitstakt die konischen Rohre (4) des Erhitzer (1) oder Kühler (2) reibungsfrei und formschlüssig ausfüllen.Heat engine according to the Stirling principle for energy production from sunlight, regenerative and fossil fuels, characterized in that
1. a working gas from a compression cylinder (8) through a heater (1) flows into an expansion cylinder (5).
1.1. a working gas flows from an expansion cylinder (5) through a radiator (2) into a compression cylinder (8)
2. a heater (1) together with an expansion cylinder (5) an expansion space (7) and a cooler (2) with a compression cylinder (8) together form a compression space (10).
2.1. a heater (1) or a cooler (2) comprises a plurality of conical tubes (4) arranged parallel to each other and extending axially to expansion (5) or compression cylinders (8).
3. an expansion piston (6) or a compression piston (9) with piston pin (11) is formed and the piston pin (11) in the power stroke, the conical tubes (4) of the heater (1) or radiator (2) fill without friction and positive.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine nach dem idealen Strilingprinzip mit Erhitzer, Expansionszylinder und Expansionskolben, Kühler, Kompressionszylinder, Kompressionskolben und Regenerator, so beschrieben unter http://www-ifkm.mach.unikarlsruhe.de/Html/Project/Stirling/stirling.html Bild 4, in dem ein Arbeitsgas durch Expansions- (6) und Kompressionskolben (9) fast vollständig aus Expansions- (8) und Kompressionszylinder (5), Erhitzer (1) und Kühler (2) verdrängt wird. Dem Stand der Technik nach sind Wärmekraftmaschinen mit externen und Zylinderinternen Erhitzer (1)-, Kühler (2) bzw. Erhitzer-, Kühlerflächen und Regenerator (20) mit folgenden Nachteilen bekannt, unter DE 27 36 472 A1 benannt strömt das Arbeitsgas erst im Expansionszylinder über die Erhitzerfläche, die Erhitzungsphase erfolgt unter hohem Zeitverlust, unter DE-AS 1002568 benannt durchströmt das Arbeitsgas Vorteilsweise nur einmal den Erhitzer, wobei der dabei auftretende Totraum zu Leistungsverlusten führt, unter US 5 113 656 benannt sind zur Vermeidung von Totraum, Expansions- und Kompressionszylinder in mehre kleine Zylinder, die Kühler und Erhitzer bilden, mit je einem abdichtenden Kolben, unterteilt, dies führt zu hohen Reibungs- gleich Leistungsverlusten.The invention relates to a heat engine according to the ideal striling principle with heater, expansion cylinder and expansion piston, radiator, compression cylinder, compression piston and regenerator, as described at http://www-ifkm.mach.unikarlsruhe.de/Html/Project/Stirling/stirling.html Figure 4, in which a working gas by expansion ( 6 ) and compression pistons ( 9 ) almost completely out of expansion ( 8th ) and compression cylinders ( 5 ), Heaters ( 1 ) and cooler ( 2 ) is displaced. The prior art discloses heat engines with external and in-cylinder heaters ( 1 ), Cooler ( 2 ) or heater, radiator surfaces and regenerator ( 20 ) with the following disadvantages, under DE 27 36 472 A1 The working gas flows only in the expansion cylinder over the heater surface, the heating phase takes place with a high loss of time, designated under DE-AS 1002568 flows through the working gas advantageously only once the heater, the dead space thereby resulting in power losses, under US 5,113,656 are named to avoid dead space, expansion and compression cylinder into several small cylinders, the radiator and heater form, each with a sealing piston, divided, this leads to high friction equal to power losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Wärmekraftmaschine bereitzustellen, die über grossflächige Wärmetauscher in Expansions- und Kompressionszylinder verfügt, keinen Regenerator benötigt, weniger Totraum, Reibungs- und Zeitverluste aufweist als dem Stand der Technik nach bekannt ist und der Arbeitsprozessablauf dem idealen Stirlingprinzip entspricht.Of the Invention has for its object to provide a heat engine, the over large heat exchanger in expansion and compression cylinder, no regenerator needed, less Dead space, friction and time losses than the prior art according to is known and the work process flow the ideal Stirling principle equivalent.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Bei einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine gemäß (1) mit einem Erhitzer (1), Expansionszylinder (5) und Expansionskolben (6), Kühler (2), Kompressionszylinder (8), Kompressionskolben (9), ist vorgesehen, dass ein Expansionszylinder (5) mit einem Erhitzer (1) den Expansionsraum (7) und ein Kompressionszylinder (8) mit einem Kühler (2) den Kompressionsraum (10) bildet. Ein Arbeitsgas von einem Expansionskolben (6) aus Expansionszylinder (5) und Erhitzer (1) und einem Kompressionskolben (9) aus Kompressionszylinder (8) und Kühler (2) fast vollständig verdrängt wird. Wobei der Kompressionskolben (9) das komprimierte kalte Arbeitsgas nicht durch den Kühler (2) wie nach dem Stand der Technik bekannt sondern durch den Erhitzer (1) in den Expansionszylinder (5) und der Expansionskolben (6) das expandierte Arbeitsgas nicht durch den Erhitzer (1) sondern durch den Kühler (2) in den Kompressionszylinder (8) schiebt. Im Grundaufbau sind Erhitzer (1) und Kühler (2) (4) baugleich, sie bestehen vorzugsweise aus gleichlangen konischen Rohren (4), die axial zu einander, mit gleichem, geringst möglichen Abstand zu einander, in grösst möglichster Anzahl, mit ihrem grösseren und kleineren Durchmesser je in einer entsprechend durchbohrten Scheibe (3), die dem Durchmesser des Expansions- (5) bzw. Kompressionszylinder (8) entspricht, druckfest verbunden sind. Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit sind die konischen Rohre (4) zwischen den Scheiben (3) mit Wärmeleitblechen (13) versehen. Erhitzer (1) und Kühler (2) sind druckfest zwischen Expansions- (5) und Kompressionszylinder (8) und jeweiligen Zylinderkopf (12) befestigt, wobei die im Durchmesser grösseren Öffnungen, der konischen Rohre (4) zum Kolben und kleineren Öffnungen zum jeweiligen Zylinderkopf (12) zeigen. Der Zylinderkopf (12) bildet mit dem Wärmetauscher einen Holraum als Arbeitsgas Verteiler- bzw. Sammelraum. Im Gegensatz zu den konischen Rohren (4) bilden in Anzahl, Anordnung und Grösse dem Innenmass der konischen Rohre (4) entsprechend, konische Zapfen, Kolbenzapfen (11) (5) mit ihrem grösseren Durchmesser mit Expansions- (6) und Kompressionskolben- (9) Boden eine Einheit, so dass die Kolbenzapfen (11) im Arbeitstakt Reibungsfrei in die konischen Rohre des Wärmetauschers eintauchen können. Im Bereich oberer Kolbentotpunkt sind Expansions- (5) und Kompressionszylinder (8) seitlich mit Auslasskanälen (16) versehen, wobei der Auslasskanal (16) des Expansionszylinders (5) ein Auslassventil (17) aufweist, das so gesteuert wird, das es während der Expansionsphase geschlossen und der Kompressionsphase geöffnet ist. Expansions- (5) und Kompressionszylinder (8) sind über die Auslasskanäle (16) durch Überströmkanäle (18), die mit Rückschlagventilen (19), welche dafür sorgen, dass das Arbeitsgas entsprechend dem idealen Stirlingprozess strömt, ausgerüstet sind, mit dem Zylinderkopf (12) des jeweils anderen Wärmetauschers verbunden. Vorzugsweise sind Expansions- (5) und Kompressionszylinder (8) entsprechend dem Stirlingmotor Alphatyp parallel mit geringst möglichen Abstand, gegeneinander isoliert, angeordnet. Dadurch weisen die Überströmkanäle (18), die als Wärmetauscherflächen genutzt werden, eine geringe Länge auf was zur Verringerung von Totraum führt. Die Bewegung von Expansions- (6) und Kompressionskolben (9) läuft um 90 Kurbelwinkelgrad versetzt ab. Ventil-, Kolbensteuerung, Kraftübertragung, Verkleidungen zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit und Abdichtungen entsprechen dem Stand der Technik und werden deshalb nicht näher beschrieben. Die oben beschriebene Ausführung einer Wärmekraftmaschine ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise mit Verbrennungsmotor ähnlichen Verdichtungsverhältnissen. Weiterhin kann die Wärmekraftmaschine als doppeltwirkende Maschine gebaut werden, wobei in doppeltwirkenden Maschinen auch im Raum unterhalb des Kolbens der Stirlingprozess abläuft und noch kompaktere und leichtere Maschinen mit geringeren Reibungsverlusten im Verhältnis zur Nutzarbeit entstehen.In a heat engine according to the invention according to ( 1 ) with a heater ( 1 ), Expansion cylinder ( 5 ) and expansion pistons ( 6 ), Cooler ( 2 ), Compression cylinders ( 8th ), Compression piston ( 9 ), it is provided that an expansion cylinder ( 5 ) with a heater ( 1 ) the expansion space ( 7 ) and a compression cylinder ( 8th ) with a cooler ( 2 ) the compression space ( 10 ). A working gas from an expansion piston ( 6 ) from expansion cylinders ( 5 ) and heaters ( 1 ) and a compression piston ( 9 ) from compression cylinders ( 8th ) and cooler ( 2 ) is almost completely displaced. Where the compression piston ( 9 ) the compressed cold working gas not through the radiator ( 2 ) as known in the art but by the heater ( 1 ) in the expansion cylinder ( 5 ) and the expansion piston ( 6 ) the expanded working gas is not passed through the heater ( 1 ) but through the radiator ( 2 ) in the compression cylinder ( 8th ) pushes. In the basic structure are heaters ( 1 ) and cooler ( 2 ) ( 4 ) identical, they preferably consist of the same length conical tubes ( 4 ), axially to each other, with the same, smallest possible distance to each other, in greatest possible number, with their larger and smaller diameter each in a correspondingly pierced disc ( 3 ) corresponding to the diameter of the expansion ( 5 ) or compression cylinder ( 8th ), are pressure-tight connected. To improve the thermal conductivity, the conical tubes ( 4 ) between the discs ( 3 ) with Wärmeleitblechen ( 13 ) Mistake. Heaters ( 1 ) and cooler ( 2 ) are pressure resistant between expansion ( 5 ) and compression cylinders ( 8th ) and respective cylinder head ( 12 ), wherein the larger diameter openings, the conical tubes ( 4 ) to the piston and smaller openings to the respective cylinder head ( 12 ) demonstrate. The cylinder head ( 12 ) forms a holraum with the heat exchanger as a working gas distribution or collection space. Unlike the conical tubes ( 4 ) form in number, arrangement and size the internal dimensions of the conical tubes ( 4 ), conical pins, piston pins ( 11 ) ( 5 ) with their larger diameter with expansion ( 6 ) and compression piston ( 9 ) Ground a unit so that the piston pin ( 11 ) in the power stroke Frictionally immersed in the conical tubes of the heat exchanger. In the upper piston dead center area, expansion ( 5 ) and compression cylinders ( 8th ) laterally with outlet channels ( 16 ), wherein the outlet channel ( 16 ) of the expansion cylinder ( 5 ) an exhaust valve ( 17 ) which is controlled to be closed during the expansion phase and open to the compression phase. Expansion ( 5 ) and compression cylinders ( 8th ) are via the outlet channels ( 16 ) by overflow channels ( 18 ) with check valves ( 19 ), which ensure that the working gas flows according to the ideal Stirling process, equipped with the cylinder head ( 12 ) connected to the other heat exchanger. Preferably, expansion ( 5 ) and compression cylinders ( 8th ) According to the Stirling engine alpha type in parallel with the least possible distance, isolated from each other, arranged. As a result, the overflow channels ( 18 ), which are used as heat exchange surfaces, a short length, which leads to the reduction of dead space. The movement of expansion ( 6 ) and compression pistons ( 9 ) is offset by 90 crank angle degrees. Valve, piston control, power transmission, liners for receiving coolant and seals correspond to the prior art and are therefore not described in detail. The above-described embodiment of a heat engine allows a very compact design with combustion engine-like compression ratios. Furthermore, the heat engine can be doubled be built in double-acting machines in the space below the piston of the Stirling process and even more compact and lighter machines with lower friction losses in relation to the Nutzarbeit arise.

Einsatzmöglichkeiten für die erfindungsgemässen Wärmekraftmaschinen bieten sich in der Blockheizkrafttechnik, als Solarantrieb für Generatoren zur Herstellung von Wasserstoff, zum Antrieb von Wasserpumpen, in Hybridfahrzeugen usw..applications for the invention Heat engines can be found in block heating technology, as a solar drive for generators for the production of hydrogen, for driving water pumps, in Hybrid vehicles etc ..

Funktionsablauf 1 functional sequence 1

1 zeigt den Schnitt durch die erfindungsgemässe Wärmekraftmaschine bei einer Kurbelwinkelstellung von 0°/360°. 1 shows the section through the inventive heat engine at a crank angle position of 0 ° / 360 °.

Kurbelwinkel 0°/360° der Expansionskolben (6) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil (17) am Expansionszylinder (5) ist geschlossen, der Kompressionskolben (9) bewegt sich nach oben komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Überströmkanal (18) des Kompressionszylinder (8) in den Erhitzer (1) des Expansionszylinder (5), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben (6) bewegt sich nach unten.Crank angle 0 ° / 360 ° of the expansion piston ( 6 ) has reached top dead center, the exhaust valve ( 17 ) on the expansion cylinder ( 5 ) is closed, the compression piston ( 9 ) moves upward compressed and pushes the cooled working gas through the overflow channel ( 18 ) of the compression cylinder ( 8th ) in the heater ( 1 ) of the expansion cylinder ( 5 ), the working gas expands the expansion piston ( 6 ) moves down.

Kurbelwinkelstellung 90° der Kompressionskolben (9) hat seinen oberen Totpunkt erreicht, bis auf die Gasmenge in Überströmkanal (18) und Zylinderkopf (12) des Kompressionszylinder (8) befindet sich das gesamte Arbeitsgas in Erhitzer (1) und Expansionszylinder (5), kann durch das Rückschlagventil (19) nicht zurückströmen, expandiert und treibt den Expansionskolben (6) nach unten.Crank angle position 90 ° of the compression piston ( 9 ) has reached its top dead center, except for the amount of gas in the overflow channel ( 18 ) and cylinder head ( 12 ) of the compression cylinder ( 8th ) is the entire working gas in heaters ( 1 ) and expansion cylinders ( 5 ), through the check valve ( 19 ) does not flow back, expands and drives the expansion piston ( 6 ) downward.

Kurbelwinkelstellung 180° der Expansionskolben (6) hat den unteren Totpunkt erreicht, das expandierte Arbeitsgas strömt über das jetzt geöffnet Auslassventil (17) des Expansionszylinder (5) durch den Überströmkanal (18) über den Kühler (2) in den Kompressionszylinder (8), in dem, durch die bisher geschlossene Ventile (17) und (19) kein Arbeitsgas einströmen konnte und sich durch den nach unten bewegenden Kompressionskolben (9) der Kompressionsraum (10) vergrössert hat, ein Unterdruck herrscht.Crank angle position 180 ° of the expansion piston ( 6 ) has reached the bottom dead center, the expanded working gas flows over the now open exhaust valve ( 17 ) of the expansion cylinder ( 5 ) through the overflow channel ( 18 ) over the radiator ( 2 ) in the compression cylinder ( 8th ), in which, by the previously closed valves ( 17 ) and ( 19 ) no working gas could flow in and through the downwardly moving compression piston ( 9 ) the compression space ( 10 ) has increased, a negative pressure prevails.

Kurbelwinkel 270° der Kompressionskolben (9) hat den unteren Totpunkt erreicht der Expansionskolben (6) bewegt sich nach oben und schiebt heisses Arbeitsgas durch das geöffnete Auslassventil (17) und den Überströmkanal (18) des Expansionszylinder (5) über den Kühler (2) in den Kompressionszylinder (8).Crank angle 270 ° of the compression piston ( 9 ) has reached the bottom dead center of the expansion piston ( 6 ) moves upwards and pushes hot working gas through the opened outlet valve ( 17 ) and the overflow channel ( 18 ) of the expansion cylinder ( 5 ) over the radiator ( 2 ) in the compression cylinder ( 8th ).

Kurbelwinkel 360°/0° der Expansionskolben (6) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil (17)I am Expansionszylinder (5) schliesst, der Kompressionskolben (9) bewegt sich nach oben komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Überströmkanal (18) über den Erhitzer (1) in den Expansionszylinder (5), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben (6) bewegt sich nach unten der Prozess wiederholt sich.Crank angle 360 ° / 0 ° of the expansion piston ( 6 ) has reached top dead center, the exhaust valve ( 17 ) I on the expansion cylinder ( 5 ), the compression piston ( 9 ) moves upward compressed and pushes the cooled working gas through the overflow channel ( 18 ) over the heater ( 1 ) in the expansion cylinder ( 5 ), the working gas expands the expansion piston ( 6 ) moves down the process repeats itself.

2 zeigt den Schnitt einer weitere Ausbildung einer Wärmekraftmaschine nach dem idealen Stirlingprinzip, in der Kurbelwinkelstellung 0°/360°, diese ist ausser folgenden Abweichungen baugleich mit der Wärmekraftmaschine wie unter 1 gezeigt und beschrieben. 2 shows the section of a further embodiment of a heat engine according to the ideal Stirling principle, in the crank angle position 0 ° / 360 °, this is except the following deviations identical to the heat engine as under 1 shown and described.

Ein druckfester Kühler (2) ist ausserhalb des Kompressionszylinder (8) angeordnet, der Kompressionszylinder (8) weist ventilgesteuerte Einlasskanäle (14) auf. Der Expansionszylinder (5) ist über den ventilgesteuerten Auslasskanal (16) und der Kompressionszylinder (8) über den ventilgesteuerten Einlasskanal (14) mit dem separaten Kühler (2) verbunden. Expansions- (5) und Kompressionszylinder (8) sind am Zylinderkopf (12) durch einen Überströmkanal verbunden, der mit einem Rückschlagventil (19) ausgerüstet ist, welches das Zurückströmen des expandierenden Arbeitsgases in den Kompressionszylinder (8) verhindert,. Beide Zylinder sind als Erhitzer ausgelegt bzw. werden erhitzt und sind ohne Wärmeisolierung direkt aneinander angeordnet,. Die Anordnung des Kühlers (2) ausserhalb des Kompressionszylinder (8) bietet die Möglichkeiten den Kühler (2) entsprechend grossflächig auszulegen und dort zu installieren, wo es in der Gesamtanlage Wärmetausch- und/oder Platzmässig am Effektivsten ist. Die Bewegung von Expansions- (6) und Kompressionskolben (9) läuft um 90 Kurbelwinkelgrad versetzt ab, wobei ein Versatz grösser als 90° sinnvoll erscheint, dies aber erst im praktischen Versuch festgelegt werden kann. Ventil-, Kolbensteuerung, Kraftübertragung, Verkleidungen und Abdichtungen entsprechen dem bisherigen Stand der Technik und werden deshalb nicht näher beschrieben. Aus oben beschriebenen Prozessablauf ergeben sich gegenüber den unter 1 genannten, folgende Vorteile, der separate Kühler (2) kühlt das Arbeitsgas weiter herunter, weil er entsprechend gross ausgelegt werden kann und mehr Zeit zum Kühlen verbleibt, der Erhitzer (1) ist doppelt so gross, das Arbeitsgas strömt über grössere Heizflächen hat mehr Zeit und wird stärker erhitzt. In Folge erhöht sich die Leistung der Wärmekraftmaschine bei gleicher Zylindergrösse und ermöglicht den spezifische Einsatz z.B. in Fahrzeugen, Motorseglern, Booten usw..A pressure-resistant radiator ( 2 ) is outside the compression cylinder ( 8th ), the compression cylinder ( 8th ) has valve-controlled inlet channels ( 14 ) on. The expansion cylinder ( 5 ) is via the valve-controlled outlet channel ( 16 ) and the compression cylinder ( 8th ) via the valve-controlled inlet channel ( 14 ) with the separate cooler ( 2 ) connected. Expansion ( 5 ) and compression cylinders ( 8th ) are on the cylinder head ( 12 ) is connected by an overflow channel which is connected to a non-return valve ( 19 ), which is the backflow of the expanding working gas into the compression cylinder ( 8th prevented). Both cylinders are designed as heaters or are heated and are arranged directly to each other without heat insulation. The arrangement of the radiator ( 2 ) outside the compression cylinder ( 8th ) offers the possibilities the radiator ( 2 ) and to install it where it is in the overall system heat exchange and / or Platzmässig most effective. The movement of expansion ( 6 ) and compression pistons ( 9 ) is offset by 90 crank angle degrees offset, with an offset greater than 90 ° makes sense, but this can be determined only in a practical experiment. Valve, piston control, power transmission, panels and seals correspond to the prior art and are therefore not described in detail. From the process described above arise compared to the under 1 the following advantages, the separate cooler ( 2 ), the working gas cools down further, because it can be designed correspondingly large and more time for cooling remains, the heater ( 1 ) is twice as large, the working gas flows over larger heating surfaces has more time and is heated more. As a result, the performance of the heat engine increases with the same cylinder size and allows specific use, for example in vehicles, motor gliders, boats, etc ..

Funktionsablauf 2 functional sequence 2

Kurbelwinkel 0°/360° der Expansionskolben (6) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil (17) am Expansionszylinder (5) schließt, der Kompressionskolben (9) bewegt sich nach oben, komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Erhitzer (1) des Kompressionszylinder (8) in den Erhitzer (1) des Expansionszylinder (5), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben (6) bewegt sich nach unten.Crank angle 0 ° / 360 ° of the expansion piston ( 6 ) has reached top dead center, the exhaust valve ( 17 ) on the expansion cylinder ( 5 ), which closes Compression piston ( 9 ) moves up, compresses and pushes the cooled working gas through the heater ( 1 ) of the compression cylinder ( 8th ) in the heater ( 1 ) of the expansion cylinder ( 5 ), the working gas expands the expansion piston ( 6 ) moves down.

Kurbelwinkelstellung 90° der Kompressionskolben (9) hat seinen oberen Totpunkt erreicht das Einlassventil (15) des Kompressionszylinder (8) öffnet, bis auf die Gasmenge im Zylinderkopf (12) des Kompressionszylinder (8) befindet sich das gesamte Arbeitsgas in Erhitzer (1) und Expansionszylinder (5), expandiert und treibt den Expansionskolben nach unten.Crank angle position 90 ° of the compression piston ( 9 ) has reached its top dead center the inlet valve ( 15 ) of the compression cylinder ( 8th ), except for the amount of gas in the cylinder head ( 12 ) of the compression cylinder ( 8th ) is the entire working gas in heaters ( 1 ) and expansion cylinders ( 5 ), expands and drives the expansion piston down.

Kurbelwinkelstellung 180° der Expansionskolben (6) hat den unteren Totpunkt erreicht das expandierte Arbeitsgas strömt jetzt über das geöffnet Auslassventil (17) des Expansionszylinder (5) in den Kühler (2). Der Kompressionskolben (9) bewegt sich nach unten, der Kompressionsraum (10) füllt sich weiter mit kaltem Arbeitsgas.Crank angle position 180 ° of the expansion piston ( 6 ) has reached the bottom dead center the expanded working gas now flows through the open exhaust valve ( 17 ) of the expansion cylinder ( 5 ) in the cooler ( 2 ). The compression piston ( 9 ) moves down, the compression space ( 10 ) fills on with cold working gas.

Kurbelwinkel 270° der Kompressionskolben (9) hat den unteren Totpunkt erreicht, das Einlassventil (15) des Kompressionszylinder (8) schliesst, die Kompression des kalten Arbeitsgases beginnt, der Expansionskolben (6) bewegt sich nach oben und schiebt heisses Arbeitsgas durch das geöffnete Auslassventil (17) des Expansionszylinder (5) in den Kühler (2). Kurbelwinkel 360°/0° der Expansionskolben (6) hat den oberen Totpunkt erreicht, das Auslassventil (17) am Expansionszylinder (5) ist geschlossen, der Kompressionskolben (9) bewegt sich nach oben komprimiert und schiebt das abgekühlte Arbeitsgas durch den Erhitzer (1) des Kompressionszylinder (8) in den Erhitzer (1) des Expansionszylinder (5), das Arbeitsgas expandiert der Expansionskolben (6) bewegt sich nach unten der Prozess wiederholt sich.Crank angle 270 ° of the compression piston ( 9 ) has reached bottom dead center, the inlet valve ( 15 ) of the compression cylinder ( 8th ), the compression of the cold working gas begins, the expansion piston ( 6 ) moves upwards and pushes hot working gas through the opened outlet valve ( 17 ) of the expansion cylinder ( 5 ) in the cooler ( 2 ). Crank angle 360 ° / 0 ° of the expansion piston ( 6 ) has reached top dead center, the exhaust valve ( 17 ) on the expansion cylinder ( 5 ) is closed, the compression piston ( 9 ) moves up compressed and pushes the cooled working gas through the heater ( 1 ) of the compression cylinder ( 8th ) in the heater ( 1 ) of the expansion cylinder ( 5 ), the working gas expands the expansion piston ( 6 ) moves down the process repeats itself.

3 zeigt den Schnitt durch eine Wärmekraftmaschine als doppeltwirkende Maschine nach dem Stirlingprinzip. 3 shows the section through a heat engine as a double-acting machine according to the Stirling principle.

Diese Wärmekraftmaschine entspricht in Aufbau und Funktionsweise dem Stand der Technik, weist aber durch den Einsatz von Erhitzer (1) und Kühler (2) (4) wie unter 1 beschrieben, trotz eines Regenerator (20) weniger Totraum auf, als dem Stand der Technik nach bekannt, erreicht eine höhere Verdichtung und ist entsprechend Leistungsfähiger. Steuerung, Kraftübertragung, Regenerator und Stirlingprozessablauf entsprechend dem Stand der Technik und werden hier nicht näher beschrieben.This heat engine corresponds in structure and operation of the prior art, but has by the use of heaters ( 1 ) and cooler ( 2 ) ( 4 ) as under 1 described, despite a regenerator ( 20 ) Less dead space, as known in the prior art, achieved a higher compression and is correspondingly more powerful. Control, power transmission, regenerator and Stirlingprozessablauf according to the prior art and will not be described here.

Einsatzmöglichkeiten für die erfindungsgemässen Wärmekraftmaschinen bieten sich in der Blockheizkrafttechnik, als Solarantrieb für Generatoren zur Herstellung von Wasserstoff, zum Antrieb von Wasserpumpen, in Hybridfahrzeugen usw..applications for the invention Heat engines can be found in block heating technology, as a solar drive for generators for the production of hydrogen, for driving water pumps, in Hybrid vehicles etc ..

11
Erhitzerheaters
22
Kühlercooler
33
Scheibedisc
44
Konische Rohreconical Tube
55
Expansionszylinderexpansion cylinder
66
Expansionskolbenexpansion piston
77
Expansionsraumexpansion space
88th
Kompressionszylindercompression cylinder
99
Kompressionskolbencompression piston
1010
Kompressionsraumcompression chamber
1111
Kolbenzapfenpiston pin
1212
Zylinderkopfcylinder head
1313
Wärmeleitblech heat conducting
1414
Einlasskanalinlet channel
1515
Einlassventilintake valve
1616
Auslasskanalexhaust port
1717
1Auslassventil1Auslassventil
1818
Überströmkanaloverflow
1919
Rückschlagventilcheck valve
2020
Regeneratorregenerator

Claims (1)

Wärmekraftmaschine nach dem Stirlingprinzip zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht, regenerativen und fossilen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass 1. ein Arbeitsgas von einem Kompressionszylinder (8) durch einen Erhitzer (1) in einen Expansionszylinder (5) strömt. 1.1. ein Arbeitsgas von einem Expansionszylinder (5) durch einen Kühler (2) in einen Kompressionszylinder (8) strömt 2. ein Erhitzer (1) mit einem Expansionszylinder (5) zusammen einen Expansionsraum (7) und ein Kühler (2) mit einem Kompressionszylinder (8) zusammen einen Kompressionsraum (10) bilden. 2.1. ein Erhitzer (1) oder ein Kühler (2) eine Vielzahl, parallel zu einander angeordneter konischer Rohre (4), die axial zu Expansions (5)- oder Kompressionszylinder (8) verlaufen, aufweisen. 3. ein Expansionskolben (6) oder ein Kompressionskolben (9) mit Kolbenzapfen (11) ausgebildet ist und die Kolbenzapfen (11) im Arbeitstakt die konischen Rohre (4) des Erhitzer (1) oder Kühler (2) reibungsfrei und formschlüssig ausfüllen.Heat engine according to the Stirling principle for energy production from sunlight, regenerative and fossil fuels, characterized in that 1. a working gas from a compression cylinder ( 8th ) by a heater ( 1 ) in an expansion cylinder ( 5 ) flows. 1.1. a working gas from an expansion cylinder ( 5 ) through a cooler ( 2 ) in a compression cylinder ( 8th ) 2. a heater flows ( 1 ) with an expansion cylinder ( 5 ) together an expansion space ( 7 ) and a cooler ( 2 ) with a compression cylinder ( 8th ) together a compression space ( 10 ) form. 2.1. a heater ( 1 ) or a cooler ( 2 ) a plurality, parallel to each other arranged conical tubes ( 4 ) that expand axially ( 5 ) or compression cylinder ( 8th ). 3. an expansion piston ( 6 ) or a compression piston ( 9 ) with piston pin ( 11 ) is formed and the piston pin ( 11 ) in the working cycle the conical tubes ( 4 ) of the heater ( 1 ) or cooler ( 2 ) smoothly and form-fitting.
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