WO2003102403A1 - Method and device for converting thermal energy into kinetic energy - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method and a device for converting thermal energy into kinetic energy, in which a working medium undergoes changes in the state thereof in at least one working space that is separated by means of a displacing element. The working medium flows back and forth between at least two closed working spaces (1, 2). The working medium is directed between the working spaces (1, 2) via a working machine (12) so as to deliver effective work. The working medium then flows from one side of the displacing element (3, 4) to the other side thereof via the regenerator (6, 7) by means of the displacing element (3, 4). The flow of the working medium is controlled via control members, particularly valves (13, 23, 24, 25, 26) while each displacing element (3, 4) is moved via a drive unit (5).

Description

Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische Method and device for converting thermal energy into kinetic

Energieenergy

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische Energie, wobei ein Arbeitsmedium in mindestens einem durch einen Verdränger getrennten Arbeitsraum die folgenden Zustandsänderungen im Prozess durchläuft:The invention relates to a method for converting thermal energy into kinetic energy, wherein a working medium in at least one work space separated by a displacer undergoes the following state changes in the process:

- Verdichtung, vorzugsweise isotherme Verdichtung, unter Wärmeabfuhr in einem Kompressionsraum- Compression, preferably isothermal compression, with heat dissipation in a compression room

- Wärmeaufnahme, vorzugsweise isochore Wärmeaufnahme, in einem Regenerator während des Überschiebens des Arbeitsmediums vom Kompressionsraum in einen Expansionsraum- Heat absorption, preferably isochoric heat absorption, in a regenerator while the working medium is being pushed over from the compression space into an expansion space

- Expansion, vorzugsweise isotherme Expansion, unter Zufuhr von Wärme im Expansionsraum unter Abgabe von Nutzarbeit- Expansion, preferably isothermal expansion, with supply of heat in the expansion space with the release of useful work

- Wärmeabfuhr, vorzugsweise isochore Wärmeabfuhr, im Regenerator beim Zurückschieben in den Kompressionsraum.- Heat dissipation, preferably isochoric heat dissipation, in the regenerator when pushed back into the compression space.

Femer betrifft die Erfindung auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention also relates to a device for carrying out the method.

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Energie kann nicht „erzeugt" werden im Sinne von neu erschaffen. Energie ist in den verschiedensten Formen in der Natur vorhanden, allerdings ist nicht jede vorhandene Energieform gleichgut für die menschlichen Bedürfnisse nutzbar. Man kann beispielsweise die Energie im Holz sehr gut 5 für Heizzwecke nutzen, aber damit relativ schlecht Licht oder Kälte für den Kühlschrank usw. erzeugen.Energy cannot be "created" in the sense of newly created. Energy is available in the most varied forms in nature, but not every existing form of energy can be used equally well for human needs. For example, the energy in wood can be used very well 5 for heating purposes , but relatively poorly generate light or cold for the refrigerator etc.

Obwohl es für ganz bestimmte Anwendungen fast ideal zugängliche Energieformen gibt, wie beispielsweise das Erdöl für die Autos oder das 0 Erdgas für industrielle Heizungen, ist aus Sicht des Menschen die universell einsetzbare Energie die elektrische Energie. Sie kommt aber in der Form, wie wir sie kennen, in der Natur praktisch nicht vor. Das heißt, es muss eine zugängliche Energieform meist in mehreren Stufen und mit unterschiedlichen Wirkungsgraden erst in elektrische Energie umgewandelt werden. Nimmt man beispielsweise die fossilen Energieträger wie Kohle, Erdgas und Erdöl, die die Energie der Sonne in Jahrmillionen in chemischer Form gespeichert haben, zur Erzeugung von elektrischer Energie, so werden drei Umwandlungsprozesse und entsprechende Industrieanlagen benötigt. Es wird zuerst die gespeicherte chemische Energie durch Verbrennen in Wärme umgewandelt. Mit der Wärme wird hochgespannter Dampf erzeugt, der in der Dampfturbine die Wärme in Bewegungsenergie, also in kinetische Energie, umwandelt. Die Dampfturbine treibt den Generator an, in dem die Bewegungsenergie schließlich in elektrische Energie umgewandelt wird.Although there are almost ideally accessible forms of energy for very specific applications, such as petroleum for cars or natural gas for industrial heating, from the human point of view the universally applicable energy is electrical energy. However, in the form as we know it, it practically does not occur in nature. This means that an accessible form of energy usually has to be converted into electrical energy in several stages and with different degrees of efficiency. If one takes, for example, the fossil fuels such as coal, natural gas and oil, which have stored the sun's energy in chemical form for millions of years, to generate electrical energy, three conversion processes and corresponding industrial plants are required. The stored chemical energy is first converted into heat by burning. The heat is used to generate high-tension steam, which converts the heat into kinetic energy, i.e. kinetic energy, in the steam turbine. The steam turbine drives the generator, in which the kinetic energy is finally converted into electrical energy.

Jede dieser Energieumwandlungen hat einen bestimmten Wirkungsgrad, das heißt es geht jedes Mal Energie verloren und der gesamte Wirkungsgrad ist entsprechend gering. So können nur rund 40% der Energie, die in Kohle, Erdgas und Erdöl gespeichert sind in elektrische Energie umgewandelt werden. Die restlichen 60% gehen als sogenannte Abwärme für die Nutzung in Form von Strom verloren.Each of these energy conversions has a certain efficiency, which means that energy is lost every time and the overall efficiency is correspondingly low. Only around 40% of the energy stored in coal, natural gas and oil can be converted into electrical energy. The remaining 60% is lost as so-called waste heat for use in the form of electricity.

Auch bei anderen Umwandlungsprozessen, wie etwa bei der Umwandlung der chemischen Energie im Erdöl zu Bewegungsenergie für den Antrieb von Autos, Schiff, Bahn oder auch Flugzeugen ist der Wirkungsgrad nicht besser, obwohl die Umwandlungskette kürzer ist.The efficiency is also not better in other conversion processes, such as the conversion of chemical energy in petroleum to kinetic energy for driving cars, ships, trains or even airplanes, although the conversion chain is shorter.

Berücksichtigt man nur die riesigen Mengen an Strom, die weltweit verbraucht werden, erkennt man, welche gigantischen Energiemengen nicht genutzt werden können und verloren gehen. Ist der Verlust der für die Umwandlung in elektrische Energie nicht nutzbaren Primärenergie schon ein großes Problem, eben durch die Verschwendung der limitierten Ressourcen, so ist die mit der Umwandlung der chemischen Energie durch Verbrennen in Wärmeenergie untrennbar verbundene Umweltbelastung für die kommenden Generationen noch viel gravierender, wie Klimaänderungen infolge der Treibhausgase, wie beispielsweise die C0²-Problematik zeigt.If you only take into account the huge amounts of electricity that are consumed worldwide, you can see which gigantic amounts of energy cannot be used and are lost. If the loss of primary energy that cannot be used for the conversion into electrical energy is already a big problem, precisely because of the waste of limited resources, then the environmental pollution that is inseparably connected with the conversion of the chemical energy through combustion into thermal energy is for the future generations will be much more serious, as climate changes due to greenhouse gases, such as the C0 ² problem, show.

Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Menschheit seit Jahrzehnten versucht die Umwandlungsprozesse zu verbessern und zu optimieren bzw. auch Teile der Abwärme zu nutzen, wie z.B. bei der Fernwärme. Die Nutzung eines Teils der Abwärme aus den kalorischen Kraftwerken zur Raumheizung, ist schon ein bedeutender Beitrag zur Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Umwandlung. Auch die Anstrengungen andere Energieformen wie z.B. Windenergie oder Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln zeigen erste Erfolge.It is therefore not surprising that mankind has been trying for decades to improve and optimize the conversion processes or to use parts of the waste heat, e.g. in district heating. The use of part of the waste heat from the caloric power plants for space heating is already a significant contribution to increasing the efficiency of the conversion. The efforts of other forms of energy such as Converting wind energy or solar energy into electrical energy is showing the first signs of success.

Sehr viel versprechend sind auch die Versuche durch andere Umwandlungsprozesse die Umwandlungskette zu verkürzen und so den gesamten Wirkungsgrad zu verbessern. Ein solcher interessanterThe attempts by other conversion processes to shorten the conversion chain and thus to improve the overall efficiency are also very promising. Such an interesting one

Umwandlungsprozesses ist im Stirlingmotor verwirklicht. Der Stirlingmotor kann Wärmeenergie direkt in kinetische Energie umwandeln ohne den „Umweg" über dem Dampf.The conversion process is implemented in the Stirling engine. The Stirling engine can convert thermal energy directly into kinetic energy without the "detour" via steam.

Der Stirlingmotor ist nach der Dampfmaschine die ZweitältesteThe Stirling engine is the second oldest after the steam engine

Wärmekraftmaschine, das heißt eine Maschine die Wärmeenergie in kinetische Energie umwandeln kann. Und obwohl der Stirlingmotor vom Prinzip her einen wesentlichen höheren Wirkungsgrad hat, als die Dampfmaschine und der Benzin- bzw. Dieselmotor, hat er bis heute keine größere Verbreitung erreicht. Während Dampfmaschine und Benzin- bzw. Dieselmotor laufend weiter entwickelt wurden, um neben der zufrieden stellenden Lebensdauer vor allem entsprechende Leistungsdichten bei beträchtlich gesteigerten Wirkungsgraden zu erreichen, ist der Stirlingmotor beinahe in Vergessenheit geraten. Erst in letzter Zeit gewinnt er wegen seiner geringeren Umweltbelastung und der Unabhängigkeit von derHeat engine, that is, a machine that can convert thermal energy into kinetic energy. And although the Stirling engine has a much higher level of efficiency than the steam engine and the gasoline or diesel engine, it has not yet achieved widespread use. While the steam engine and gasoline or diesel engine were continuously developed in order to achieve not only a satisfactory service life, but above all corresponding power densities with considerably increased efficiency, the Stirling engine has almost been forgotten. It has only recently been winning because of its lower environmental impact and independence from the

Wärmequelle zunehmend an Interesse. Er hat allerdings einen erheblichen Nachholbedarf an Forschungs- und Entwicklungsarbeit, um einen ähnlichen „Reifegrad", wie heutige Dampfmaschinen oder der Benzinmotor im PKW zu erreichen.Heat source increasingly interested. However, he has a lot of catching up to do in research and development to do a similar one "Maturity", such as today's steam engines or the petrol engine in a car.

Sehr viel Entwicklungsarbeit ist beispielsweise noch notwendig um den Wirkungsgrad eines ausgeführten Stiriingmotors an den Wirkungsgrad des idealen Stiriingmotors, der ident ist mit dem des Carnot-Prozesses, heran zu bringen. Für einen eventuellen mobilen Einsatz muss vor allem an der Erhöhung der Leistungsdichte und an der Verbesserung des dynamischen Verhaltens bei raschen Lastwechseln gearbeitet werden.A lot of development work is still necessary, for example, to bring the efficiency of a Stiriing engine to the efficiency of the ideal Stiriing engine, which is identical to that of the Carnot process. For a possible mobile use, work must above all be carried out to increase the power density and to improve the dynamic behavior during rapid load changes.

Die wichtigsten Vorteile des Stirlingmotor gegenüber den herkömmlichen Wärmekraftmaschinen sind, auch wenn diese wegen des Entwicklungsmankos noch nicht immer zufrieden stellend realisiert werden konnten:The main advantages of the Stirling engine compared to conventional heat engines are, even if these could not always be realized satisfactorily due to the development deficit:

1. er arbeitet mit beliebigen Wärmequellen, wie beispielsweise Solaroder Prozessabwärme, Verbrennung von Biomasse, Deponiegas oder anderen brennbaren Abfällen bis hin zu Müll u.s.w.;1. he works with any heat sources, such as solar or process waste heat, combustion of biomass, landfill gas or other combustible waste to garbage, etc.;

2. kontinuierliche Wärmezufuhr, das heißt es ist eine Verbrennung unter optimalen Bedienungen möglich, so dass wenig Schadstoffe im2. Continuous supply of heat, that is, combustion is possible under optimal conditions, so that little pollutants in the

Abgas enthalten sind;Exhaust gas are included;

3. geschlossener Kreislauf - das Arbeitsmedium muss nicht ständig erneuert werden;3. closed circuit - the working medium does not have to be constantly renewed;

4. wegen der thermodynamisch günstigen Prozessführung sind prinzipiell sehr hohe Wirkungsgrade zu erwarten - auch im4. Because of the thermodynamically favorable process control, very high efficiencies are to be expected in principle - also in

Teillastbereich;Partial load;

5. hohe Laufruhe und Geräuscharmut.5. Quiet running and low noise.

Von der Ausführungsform werden derzeit drei unterschiedliche Typen von Stiriingmotoren unterschieden: der α - Typ, der ß - Typ und der γ - Typ. Diese Stirlingmotortypen unterscheiden sich in erster Linie durch das Funktionsprinzip und die konstruktive Umsetzung. Der ideale Stirlingprozess entspricht einem Carnot - Prozess und hat deshalb einen sehr hohen Wirkungsgrad. In der Praxis ist allerdings eine exakte Umsetzung, das heißt eine genaue Nachbildung des idealen oder besser des theoretischen Prozesses nicht möglich. Bei ausgeführten Maschinen müssen eine Reihe von konstruktiv bedingten Abweichungen hingenommen werden, die sich negativ auf Wirkungsgrad und Leistungsdichte auswirken.Three different types of Stirring motors are currently distinguished from the embodiment: the α type, the β type and the γ type. These Stirling engine types differ primarily in the functional principle and the constructive implementation. The ideal Stirling process corresponds to a Carnot process and therefore has a very high efficiency. In practice, however, an exact implementation, i.e. an exact replication of the ideal or better the theoretical process, is not possible. A number of design-related deviations have to be accepted with machines that have a negative impact on efficiency and power density.

So konnte bis jetzt bei ausgeführten bzw. gebauten Stiriingmotoren weder eine isochore Wärmeaufnahme oder isochore Wärmeabgabe, noch eine isotherme Verdichtung bzw. eine isotherme Expansion verwirklicht werden.So far, neither isochoric heat absorption or isochoric heat emission, nor isothermal compression or isothermal expansion has been able to be realized in the case of executed or built stirring motors.

Die Hauptgründe dafür sind in erster Linie die unvermeidlichen Toträume und die kontinuierliche statt diskontinuierliche Volumsänderung. DieThe main reasons for this are primarily the inevitable dead spaces and the continuous instead of discontinuous volume change. The

Bewegung der Kolben und Verdränger erfolgt über Kurbeltriebe mit Schwungscheiben, so dass zwar in den Totpunkten eine Bewegungsumkehr erfolgt, aber eben kein kurzzeitiger Stillstand, wie es der theoretischeThe pistons and displacers are moved by crank drives with flywheels, so that there is a reversal of movement at the dead centers, but not a brief standstill, as is the case with theory

Prozess verlangt.Process demands.

Die drei Typen, die α-, ß- und γ-Maschine, entsprechen den drei bis jetzt entwickelten prinzipiellen konstruktiven Lösungen, um den idealenThe three types, the α-, ß- and γ-machine, correspond to the three basic constructive solutions developed so far, to the ideal

Stirlingprozess möglichst gut in den ausgeführten Maschinen nachbilden zu können.To be able to reproduce the Stirling process as well as possible in the executed machines.

Bei der α - Maschine werden zwei Kolben in getrennten Zylindern verwendet, wobei ein Kolben im heißen Expansionsraum und der andere Kolben im kalten Kompressionsraum angeordnet sind. Beide Kolben sind je nach Arbeitsschritt bzw. Kurbelwellenwinkel entweder Arbeitskolben und dann wieder Verdränger.The α machine uses two pistons in separate cylinders, one piston being located in the hot expansion space and the other piston in the cold compression space. Depending on the work step or crankshaft angle, both pistons are either working pistons and then displacers again.

Der größte Nachteil von - Motoren ist die, die Lebensdauer des Motors stark einschränkende Kolbenabdichtung im heißen Expansionsraum, für die bis jetzt noch keine zufrieden stellende Lösung entwickelt werden konnte. Ein weiterer Nachteil ist der Kurbeltrieb mit der damit bedingten großen Abweichung von theoretischen Prozess bzw. dem geringen Wirkungsgrad.The biggest disadvantage of engines is the piston seal in the hot expansion space, which severely limits the service life of the engine, for which a satisfactory solution has not yet been developed. Another disadvantage is the crank mechanism with the resulting large deviation from the theoretical process or the low efficiency.

Es sind bis heute eine Reihe von verschiedenen Anordnungen der Zylinder zueinander entwickelt worden, wie parallel, fluchtend gegenüber, parallel gegenüber, V-Zylinder oder der Rotationszylinder von Finkelstein usw., die alle gleich funktionieren, die gleichen Schwachstellen bzw. den selben geringen Wirkungsgrad haben.To date, a number of different arrangements of the cylinders with respect to one another have been developed, such as parallel, aligned opposite, parallel opposite, V-cylinder or the rotating cylinder by Finkelstein, etc., all of which function in the same way, have the same weak points or the same low efficiency ,

Bei der ß - Maschine wird ein Kolben und ein Verdränger verwendet, wobei sowohl Kolben als auch Verdränger im selben Zylinder untergebracht sind. Für den komplizierten Bewegungsablauf von Kolben und Verdränger, die je nach Arbeitstakt sich einmal aufeinander zu bewegen, dann wieder sich in die selbe Richtung, beispielsweise zur Kurbelwelle hin bewegen oder der eine steht still bzw. sollte stillstehen, während der andere sich bewegt, sind aufwendige Getriebe z.B. Rhombengetriebe erforderlich.The ß machine uses a piston and a displacer, whereby both the piston and the displacer are housed in the same cylinder. For the complicated sequence of movements of the piston and displacer, which depending on the work cycle move towards each other, then move again in the same direction, for example towards the crankshaft, or one stands still or should stand still while the other moves Gearbox eg Rhomboid gear required.

Der größte Nachteil der ß - Maschinen ist ähnlich wie bei den α - Motoren die trocken laufenden Dichtungen. Weiters der Bewegungsablauf von Kolben und Verdränger, der trotz aufwendiger Getriebe wie ein Kurbeltrieb wirkt und daher Totpunkte mit Bewegungsumkehr, aber keinen echten Stillstand hat. Auch beim ß - Typ ist der tatsächlich erreichte Wirkungsgrad ausgeführter Stirlingmaschinen weit weg vom Wirkungsgrad des idealen Stirlingprozesses.The main disadvantage of the ß machines is, similar to that of the α motors, the dry running seals. Furthermore, the sequence of movements of the piston and displacer, which acts like a crank mechanism despite the complex gearbox and therefore has dead centers with reversal of movement but no real standstill. In the case of the ß - type too, the efficiency of the Stirling engines that are actually implemented is far from the efficiency of the ideal Stirling process.

Ein weiterer große Nachteil der ß - Maschinen ist das komplizierte Abdichtsystem der Verdrängerschubstange im Kompressionskolben. Durch die Anordnung von Kolben und Verdränger im selben Zylinder wird die Verdrängerschubstange durch den Kompressionskolben geführt.Another major disadvantage of the ß - machines is the complicated sealing system of the displacement push rod in the compression piston. Due to the arrangement of the piston and displacer in the same cylinder, the displacement push rod is guided through the compression piston.

Auch bei ß - Maschinen sind bis heute eine Reihe von verschiedenen Ausführungen entwickelt worden, wie z.B. Rankine-Napie oder Philips ohne die Nachteile der ß - Maschine beeinflussen zu können. Bei der γ - Maschine wird Kolben und Verdränger in separaten Zylindern angeordnet. Dadurch wird das aufwendige Dichtungssystem der Verdrängerschubstange im Kompressionskolben vermieden. Dafür erhöht sich das für den Wirkungsgrad schädliche Totvolumen.To date, a number of different designs have also been developed for ß machines, such as Rankine-Napie or Philips, without being able to influence the disadvantages of the ß machine. In the γ machine, the piston and displacer are arranged in separate cylinders. This avoids the complex sealing system of the displacement push rod in the compression piston. This increases the dead volume that is detrimental to the efficiency.

Die größten Nachteile von γ - Maschinen sind, wie schon bei den - und ß - Maschinen beschrieben, die trocken laufenden Dichtungen des Arbeitskolben. Weiters der durch den Kurbelwellenantrieb bzw. durch den kurbelwellenähnlichen Antrieb verursachten Bewegungsablauf von Kolben und Verdränger, der eine gut Annäherung an den idealen Stirlingprozess bei ausgeführten Maschinen unmöglich macht. Daher hat auch die γ- Maschine einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad als der ideale Stirlingprozess.The biggest disadvantages of γ machines, as already described for the - and ß machines, are the dry-running seals of the working piston. Furthermore, the movement sequence of the piston and displacer caused by the crankshaft drive or by the drive similar to a crankshaft, which makes a good approximation of the ideal Stirling process impossible with executed machines. Therefore, the γ engine has a much poorer efficiency than the ideal Stirling process.

Ein weiterer große Nachteil von γ- Maschinen ist das größere Totvolumen, was sich zusätzlich negativ auf den Wirkungsgrad auswirkt, sowie das relativ geringe erreichbare Verdichtungsverhältnis, so dass nur bescheidene Volumsleistungen erreichbar sind.Another major disadvantage of γ machines is the larger dead volume, which also has a negative impact on efficiency, and the relatively low compression ratio that can be achieved, so that only modest volume outputs can be achieved.

Neben den beschriebenen einfach wirkenden Maschinen, wurden auch doppelt wirkende Stiriingmaschinen entwickelt und ausgeführt, insbesondere vom α - Typ. Bekannt ist beispielsweise der Franchot-Stirlingmotor. Bei diesem Motor läuft im Raum oberhalb der beiden Kolben, aber auch unterhalb der Kolben jeweils ein Stirlingprozess ab, das heißt die beiden Zylinder führen mit der Kolbenober- bzw. -Unterseite immer zwei unterschiedliche Arbeitstakte von zwei verschiedenen Stirlingprozessen zur selben Zeit aus. Dabei begrenzen die beiden Kolben und die dazugehörigen Zylinder vier variable Volumen, welche paarweise als zwei separate α - Maschinen angesehen werden können. Wie in der einfach wirkenden α - Maschine müssen der Expansionskolben und der Kompressionskolben eine Phasenverschiebung von ca. 90° aufweisen. Der Wirkungsgrad von doppelt wirkenden - Maschinen, wie der Franchot Stirlingmotor, ist nicht besser, als der von einfach wirkenden - Maschinen. Auch die gravierenden Nachteile und Probleme bleiben gleich. Lediglich die Volumsleistung kann durch die Kompaktheit verbessert werden.In addition to the single-acting machines described, double-acting stirring machines were also developed and manufactured, in particular of the α type. The Franchot Stirling engine is known, for example. With this engine, a Stirling process takes place in the space above the two pistons, but also below the pistons, i.e. the two cylinders always carry out two different work cycles of two different Stirling processes with the top and bottom of the piston at the same time. The two pistons and the associated cylinders limit four variable volumes, which can be viewed in pairs as two separate α machines. As in the single-acting α machine, the expansion piston and the compression piston must have a phase shift of approx. 90 °. The efficiency of double-acting machines, such as the Franchot Stirling engine, is no better than that of single-acting machines. The serious disadvantages and problems remain the same. Only the volume performance can be improved by the compactness.

Bekannt ist auch der Siemens - Stirlingmotor, der mit beliebig vielen Zylindern die Standardkonfiguration der meisten leistungsstärkeren Stirlingmotore darstellt, wie z.B. der 4-95^' er von United Stirling mit einer Leistung von ca. 52 kW mechanisch. Auch bei dieser Ausführung sind einige Bauarten entwickelt worden, wie zum Beispiel die Anordnung der Zylinder in Reihe, als „U", als „V, im Viereck oder im Kreis. Obwohl beim Siemens - Stirlingmotor die Anordnung von Erhitzer, Regenerator und Kühler so gewählt wurde, dass die Abdichtung des Kolbens in der Gehäusewand im kalten Teil liegt, bleiben die prinzipiellen Nachteile der - Maschinen erhalten.Also known is the Siemens Stirling engine, which, with any number of cylinders, is the standard configuration of most powerful Stirling engines, such as the 4-95 ^' mechanical from United Stirling with an output of approx. 52 kW. Several designs have also been developed for this version, such as the arrangement of the cylinders in series, as "U", as "V, in a square or in a circle. Although the arrangement of the heater, regenerator and cooler was chosen in this way for the Siemens Stirling engine If the piston is sealed in the housing wall in the cold part, the main disadvantages of the machines remain.

Bekannt sind auch Versuche das Prinzip des Stiriingmotors mit Freikolbenanordnungen oder als Kreiskolbenmotor, System Wankel, auszuführen. Eine Wirkungsgradverbesserung hat keine der Ausführungen gebracht, sondern im Gegenteil neben schlechteren Wirkungsgraden gegenüber der α - Maschine wurden die Nachteile und Probleme nur vergrößert.Attempts are also known to carry out the principle of the stirring engine with free piston arrangements or as a rotary piston engine, System Wankel. An improvement in efficiency has not resulted in any of the explanations, but on the contrary, in addition to poorer efficiency compared to the α machine, the disadvantages and problems have only been increased.

Gemeinsam ist allen diesen verschiedenen Ausführungen von Stiriingmotoren die zusätzlichen Nachteile durch die Toträume in Wärmetauschern, Regeneratoren und Überströmleitungen, die das Druckverhältnis zusätzlich absenken und damit den Wirkungsgrad.Common to all these different versions of Stiriing engines is the additional disadvantage of dead spaces in heat exchangers, regenerators and overflow lines, which further reduce the pressure ratio and thus the efficiency.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerseits die obigen Nachteile vermeidet und das es anderseits erstmals ermöglicht einen Stirlingmotor so auszuführen, dass dessen Arbeitsweise viel besser an den idealen Stirlingprozess angenähert werden kann als bisher. Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset which on the one hand avoids the above disadvantages and on the other hand makes it possible for the first time to design a Stirling engine in such a way that its mode of operation can be brought much closer to the ideal Stirling process than before. The object is achieved by the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium zwischen mindestens zwei geschlossenen Arbeitsräumen hin und her strömt, wobei zur Abgabe von Nutzarbeit das Arbeitsmedium zwischen den Arbeitsräumen über eine Arbeitsmaschine geführt wird, wobei die Wärmeaufnahme vor der Arbeitsmaschine und die Wärmeabfuhr nach der Arbeitsmaschine erfolgt und dass das Arbeitsmedium nach der Wärmeabfuhr im Arbeitsraum verdichtet wird und dass anschließend mittels des Verdrängers von einer Seite durch den Regenerator auf die andere Seite des Verdrängers strömt, wobei der Fluss des Arbeitsmediums über Steuerorgane, insbesondere Ventile, gesteuert wird und jeder Verdränger über einen Antrieb bewegt wird. Mit der Erfindung ist es erstmals möglich einen wesentlich höheren Wirkungsgrad zu erreichen, als mit allen bisher ausgeführten Stiriingmotoren.The method according to the invention is characterized in that the working medium flows back and forth between at least two closed working rooms, the working medium being passed between the working rooms via a working machine for the purpose of delivering useful work, the heat being taken up in front of the working machine and the heat being removed after the working machine and that the working medium is compressed in the work space after the heat has been dissipated and that the displacer then flows from one side through the regenerator to the other side of the displacer, the flow of the working medium being controlled by control elements, in particular valves, and each displacer being moved by a drive becomes. With the invention, it is possible for the first time to achieve a significantly higher degree of efficiency than with all of the stirring motors previously carried out.

Der höhere Wirkungsgrad ist vor allem auf die bessere Angleichung des ausgeführten Arbeitsprozesses an den theoretischen Kreisprozess, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht wird, zurück zu führen. Durch den Temperaturunterschied des Arbeitsmediums in den beiden gekoppelten Arbeitsräumen und durch die sich daraus ergebenden Druckunterschiede strömt es in den kalten Arbeitsraum und verrichtet dabei über eine Arbeitsmaschine Arbeit. Der sich einstellende Ausgleichszustand ist darauf zurückzuführen, dass der Großteil des Arbeitsmediums sich im kalten Arbeitsraum befindet. Beim darauf folgenden isochoren Regeneratortakt, unter Wärmezufuhr, baut sich der Druckunterschied in spiegelbildlicher Weise wieder zwischen den Arbeitsräumen auf und wird wieder über die Arbeitsmaschine in Arbeit umgewandelt. Dieses Verhalten steht in Analogie zu einem Schwingkreis und ermöglicht bei gleich bleibendem Carnot- Wirkungsgrad eine höhere Leistungsdichte bezogen auf die Menge des Arbeitsmediums als beim theoretischen idealen Stirlingprozess. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Arbeitsraum durch den Verdränger in einen doppelt wirkenden Arbeitsraum getrennt. Dadurch kann der Prozess schneller ablaufen, da Überströmstrecken entfallen. Darüber hinaus entfallen etwaige Abdichtungen gegenüber einem sonst notwendigen Pufferraum.The higher efficiency is primarily due to the better approximation of the work process carried out to the theoretical cycle, which is achieved with the method according to the invention. Due to the temperature difference of the working medium in the two coupled work rooms and the resulting pressure differences, it flows into the cold work room and does work on a work machine. The state of equilibrium that arises is due to the fact that the majority of the working medium is located in the cold work area. In the subsequent isochoric regenerator cycle, with the addition of heat, the pressure difference builds up in a mirror image between the work rooms and is converted back into work via the work machine. This behavior is analogous to a resonant circuit and, with the Carnot efficiency remaining the same, enables a higher power density based on the amount of working medium than in the theoretical ideal Stirling process. According to a special embodiment of the invention, the working space is separated into a double-acting working space by the displacer. As a result, the process can run faster since there are no overflow sections. In addition, any seals against an otherwise necessary buffer space are not required.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird jeder Verdränger über einen eigenen Antrieb bewegt. Gemäß diesem Merkmal der Erfindung gibt es keine Kurbeltriebe oder kurbeltriebähnliche Antriebe, die hauptverantwortlich sind für die schlechte Annäherung der ausgeführten Prozesse an den idealen Stirlingprozess. Statt der Kurbelantriebe wird ein Linearantrieb verwendet, der unabhängig von anderen Bewegungen gesteuert werden kann, so dass beliebig viele und beliebig lange Stillstandzeiten zum Beispiel bei den Verdrängern erreicht werden.According to a special feature of the invention, each displacer is moved by its own drive. According to this feature of the invention, there are no crank drives or drives similar to crank drives that are primarily responsible for the poor approximation of the processes carried out to the ideal Stirling process. Instead of the crank drives, a linear drive is used, which can be controlled independently of other movements, so that any number and any long downtimes can be achieved, for example, with the displacers.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung werden die Verdränger der gekoppelten Arbeitsräume über eine starre Verbindung über einen Antrieb bewegt. Dadurch kann ein einfacher Aufbau erreicht werden, wobei beispielsweise zwei heiße bzw. kalte Arbeitsräume aneinander gekoppelt werden. Dies erlaubt ein vollständiges Eintauchen der heiß-heißAccording to another embodiment of the invention, the displacers of the coupled work spaces are moved via a rigid connection via a drive. This enables a simple structure to be achieved, for example, two hot or cold work spaces being coupled to one another. This allows a full immersion of the hot-hot

Arbeitsräume in die Wärmequelle, sowie das Eintauchen der kalt-kalt Arbeitsräume in die Kältequelle ohne dabei Verluste durch Wärmeleitung zwischen warmem und kaltem Quell-Medium zu bekommen. Die beiden Verdränger sind durch eine starre Schubstange miteinander verbunden, die die zwischen den Verdrängern wirkenden Kräfte aufnimmt. Zur Bewegung der Verdränger muss lediglich der Reibungswiderstand und die Strömungsverluste überwunden werden. Die Regeneratoren können sich auch innerhalb bzw. außerhalb der Schubstange befinden. Die Schubstange selbst muss nicht abgedichtet werden. Die theoretische Leistungsdichte bezogen auf die Menge des Arbeitsmediums ist höher als beim idealem Stirlingprozess. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Nutzung von Niedertemperatur für die Stromgewinnung als auch die Gewinnung von Kälte. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Arbeitsraum durch den Verdränger in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt, wobei das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium nach Verlassen des Expansionsraumes über den diesen Arbeitsraum zugeordneten Regenerator zur Abgabe von Nutzarbeit über dieWorkrooms in the heat source, as well as immersing the cold-cold workrooms in the cold source without any losses due to heat conduction between warm and cold source medium. The two displacers are connected to each other by a rigid push rod that absorbs the forces acting between the displacers. To move the displacer, only the frictional resistance and the flow losses have to be overcome. The regenerators can also be located inside or outside the push rod. The push rod itself does not have to be sealed. The theoretical power density based on the amount of working medium is higher than in the ideal Stirling process. This configuration enables the use of low temperature for the generation of electricity as well as the generation of cold. According to a special embodiment of the invention, the work space is divided by the displacer into an expansion and a compression space, the working medium used for the useful work after leaving the expansion space via the regenerator assigned to this work space for the delivery of useful work via the

Arbeitsmaschine und nach der Arbeitsmaschine, gegebenenfalls unter Auskopplung von Kälte, in den Kompressionsraum des gekoppelten Arbeitsraumes strömt und anschließend durch die Bewegung des Verdrängers von der Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum zugeordneten Regenerator in den Expansionsraum desselbenWork machine and after the work machine, optionally with the cold being extracted, flows into the compression space of the coupled work space and then through the movement of the displacer from the compression side through the regenerator assigned to this work space into the expansion space of the same

Arbeitsraumes strömt. Diese Ausführung ist der so genannte „kalte" Motor. Die Arbeitsmaschine kann einfach ausgeführt werden, da sie keiner hohen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt wird. Zusätzlich kann durch die Expansion des durch den Regenerator gekühlten kalten Arbeitsmediums Kälte erzeugt werden, die gegebenenfalls vor dem Einströmen in den kalten Arbeitsbereich über einen Wärmetauscher genutzt wird. Der Wirkungsgrad und die Leistungsdichte liegen höher als bei einem γ-Typ Stirlingmotor der an der kalten Seite den Arbeitskolben angeflanscht hat.Workspace flows. This version is the so-called "cold" motor. The working machine can be simply constructed since it is not exposed to high temperature stresses. In addition, the expansion of the cold working medium cooled by the regenerator can generate cold, which may possibly be introduced into the cold one The efficiency and the power density are higher than with a γ-type Stirling engine that flanged the working piston on the cold side.

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung wird der Arbeitsraum durch den Verdränger in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt, wobei das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium nach Verlassen des Expansionsraumes zur Abgabe von Nutzarbeit, gegebenenfalls über einen Erhitzer, über die Arbeitsmaschine strömt und anschließend über den Regenerator und gegebenenfalls über einen Verdichter, gegebenenfalls über einen weiteren Kühler, in den Kompressionsraum des gekoppelten Arbeitsraumes strömt und anschließend durch die Bewegung des Verdrängers von der Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum zugeordneten Regenerator in den Expansionsraum desselben Arbeitsraumes strömt. Diese Ausführung ist der so genannte „heiße" Motor. Der theoretische Wirkungsgrad dieses Typs ist annähernd dem des Carnot- Wirkungsgrades, die theoretische Leistungsdichte bezogen auf die Menge des Arbeitsmediums ist höher als die des idealen Stirlingprozesses. Gemäß einer noch anderen Ausführung der Erfindung wird der Arbeitsraum durch den Verdränger in jeweils zwei Expansions- bzw. zwei Kompressionsräume geteilt, wobei das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium nach Verlassen eines Expansionsraumes über den diesen Arbeitsraum zugeordneten Regenerator zur Abgabe von Nutzarbeit über die Arbeitsmaschine strömt und nach der Arbeitsmaschine in den Kompressionsraum des gekoppelten Arbeitsraumes strömt und anschließend durch die Bewegung des Verdrängers von der Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum zugeordneten Regenerator in den anderen Expansionsraum des Arbeitsraumes strömt. Wie bereits erwähnt, ermöglicht dieser „Niedertemperatur" Motor die Nutzung von Niedertemperatur für die Stromgewinnung als auch Gewinnung von Kälte.According to another embodiment of the invention, the work space is divided by the displacer into an expansion and a compression space, the working medium used for the useful work after leaving the expansion space for the delivery of useful work, possibly via a heater, flowing over the work machine and then over the regenerator and optionally via a compressor, optionally via a further cooler, flows into the compression space of the coupled work space and then flows through the movement of the displacer from the compression side through the regenerator assigned to this work space into the expansion space of the same work space. This version is the so-called "hot" engine. The theoretical efficiency of this type is approximately that of the Carnot efficiency, the theoretical power density based on the amount of working medium is higher than that of the ideal Stirling process. According to yet another embodiment of the invention, the work space is divided by the displacer into two expansion or two compression spaces, the working medium used for useful work flowing out of an expansion space via the regenerator assigned to this work space for delivering useful work via the work machine and after the machine flows into the compression space of the coupled work space and then flows through the movement of the displacer from the compression side through the regenerator assigned to this work space into the other expansion space of the work space. As already mentioned, this "low temperature" motor enables the use of low temperature for the generation of electricity as well as the generation of cold.

Nach einer weiteren besonderen Ausführung der Erfindung erfolgt die Wärmeaufnahme isobar, insbesondere unmittelbar, vor der Arbeitsmaschine. Der wesentliche Vorteil ist darin zu sehen, dass die Temperatur in den Verdrängern auf die maximale Regeneratortemperatur begrenzt ist, wobei die Regeneratortemperatur unter der Erhitzertemperatur liegt.According to a further special embodiment of the invention, the heat is absorbed isobarically, in particular directly in front of the machine. The main advantage can be seen in the fact that the temperature in the displacers is limited to the maximum regenerator temperature, the regenerator temperature being below the heater temperature.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Verdichtung mittels Druckausgleich und/oder durch einen Kompressor. Sollte die Verdichtung einzig und allein mittels Druckausgleich erfolgen, so entfällt eine rotierende Maschine, also der Kompressor. Der Prozess wird sicherlich einfacher. Unter Einbindung eines Kompressors wird ein noch höherer Wirkungsgrad erreicht.According to an advantageous development of the invention, the compression takes place by means of pressure compensation and / or by a compressor. If the compression is done solely by means of pressure equalization, a rotating machine, i.e. the compressor, is not required. The process will certainly be easier. With the integration of a compressor, an even higher efficiency is achieved.

Es ist aber auch Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.However, it is also an object of the invention to provide a device for carrying out the method according to the invention.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei geschlossene Arbeitsräume vorgesehen sind, wobei jeder Arbeitsraum durch einen über einen Antrieb bewegbarenThe device according to the invention for carrying out the method is characterized in that at least two closed work spaces are provided, each work space being movable by a drive

Verdränger in zwei Sektionen geteilt ist, wobei eine Sektion einen Erhitzer und die andere Sektion einen Kühler aufweist und jeder Arbeitsraum einen ihm zugeordneten Regenerator aufweist, wobei beide Sektionen mit diesem Regenerator verbunden sind und dass mindestens eine Sektion jedes Arbeitsraumes mit einer Arbeitsmaschine verbunden ist, wobei die zur nachfolgenden Abgabe der Nutzarbeit herangezogene Sektion mit der korrespondierenden Sektion des anderen Arbeitsraumes verbunden ist und dass zur Steuerung des Arbeitsmediums Steuerorgane, insbesondere Ventile, vorgesehen sind. Wie bereits weiter oben erwähnt, wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine höhere Leistungsdichte erreicht.Displacer is divided into two sections, one section having a heater and the other section having a cooler and each working space having a regenerator assigned to it, both sections being connected to the same Regenerator are connected and that at least one section of each work space is connected to a work machine, the section used for the subsequent delivery of the useful work is connected to the corresponding section of the other work space and that control elements, in particular valves, are provided for controlling the working medium. As already mentioned above, a higher power density is achieved with the device according to the invention.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist darin zu sehen, dass die Maschine mit einer niedrigen Taktfrequenz betrieben werden kann. Die Arbeitsräume besitzen keine echten Kolbendichtungen und umgehen damit das Dichtungsproblem, das besonders bei größeren Kolbenvolumen auftritt. Durch den Wegfall dieses Problems können großvolumige Arbeitsräume Verwendung finden, die mit niedriger Taktfrequenz und diskontinuierlich betrieben werden können. Dadurch wird eine Annäherung an den idealen Stirlingprozess erreicht.Another advantage of the device according to the invention is that the machine can be operated at a low clock frequency. The workrooms do not have real piston seals and thus avoid the sealing problem that occurs particularly with larger piston volumes. By eliminating this problem, large-volume work rooms can be used that can be operated with a low clock frequency and discontinuously. This brings the ideal Stirling process closer.

Durch die niedrigere Taktfrequenz und damit höhere Wärmeübergangszeit als bei herkömmlichen Stirling-Motoren können isotherme Prozesse besser realisiert werden. Die großen Wärmeübergangsflächen an denDue to the lower cycle frequency and thus longer heat transfer times than with conventional Stirling engines, isothermal processes can be better implemented. The large heat transfer surfaces on the

Arbeitsräumen kommen der Verwendung von Biomassebrennstoffen entgegen.Workrooms accommodate the use of biomass fuels.

Ein weiterer Vorteil ist in der Minimierung des Totraumes zu finden. Der Totraum ist das Volumen, das am thermodynamischen Prozess nicht mitwirkt und sich dadurch schädlich auf den Wirkungsgrad auswirkt. Er entsteht virtuell durch sinusförmige Bewegung der Arbeitskolben, und real durch die vom Arbeitsmedium durchströmten Volumen des Regenerators, der Erhitzerrohre, etc. Durch das Verhältnis der großvolumigen Arbeitsräume und den dazu im Verhältnis kleinvolumigen Bauteilen wieAnother advantage is the minimization of dead space. The dead space is the volume that does not participate in the thermodynamic process and thus has a detrimental effect on the efficiency. It is created virtually by sinusoidal movement of the working pistons, and in real terms by the volume of the regenerator, the heating pipes, etc. flowed through by the working medium, etc. By the ratio of the large-volume work rooms and the relatively small components such as

Arbeitsmaschine, Regenerator, Erhitzer und Kühler ergibt sich ein günstiges Verhältnis von Totraum zu Arbeitsraum und liegt um ein vielfaches unter dem zur Zeit gebauten Maschinen. Vorteilhaft ist auch die Minimierung der Antriebskräfte. Sie setzen sich zusammen aus dem Strömungswiderstand des isochoren Überschiebens des Arbeitsmediums innerhalb der Arbeitsräume, das Betätigen der Ventile und gegebenenfalls die Kompression des Arbeitsmediums durch einen Verdichter. Einer der Hauptkomponenten, die Reibung der trocken laufenden Kolbendichtringe zusammen mit der Reibung des Kurbeltriebes entfallen.Working machine, regenerator, heater and cooler results in a favorable ratio of dead space to working space and is many times lower than the machines currently being built. The minimization of the driving forces is also advantageous. They are made up of the flow resistance of the isochoric pushing of the working medium inside the work area, the actuation of the valves and, if necessary, the compression of the working medium by a compressor. One of the main components, the friction of the dry running piston seals together with the friction of the crank drive are eliminated.

Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass durch den Wegfall von bewegten, Temperatur belasteten und trocken laufenden, Dichtungen, die das Hauptproblem bisher dargestellt haben, es möglich ist, diesen Motor im Standard-Maschinenbau herzustellen. Die Trennung von Arbeitsraum und Arbeitsmaschine lassen den Einsatz von Standard- Maschinenelementen zu. Der Generator hat aufgrund der sich schnell drehenden Arbeitsmaschine eine kleinere Baugröße. Der Wegfall der mechanischen Antriebseinheit vereinfacht den Aufbau zusätzlich. Der Verdränger muß nicht mit der Arbeitsmaschine synchronisiert werden, der optimale Arbeitspunkt kann jeweils getrennt voneinander eingestellt werden.In summary, it can be said that by eliminating moving, temperature-loaded and dry-running seals, which have previously been the main problem, it is possible to manufacture this motor in standard mechanical engineering. The separation of work area and work machine allows the use of standard machine elements. The generator has a smaller size due to the fast rotating machine. The elimination of the mechanical drive unit further simplifies the construction. The displacer does not have to be synchronized with the working machine, the optimal working point can be set separately from each other.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist in den Verbindungen zwischen Arbeitsmaschine und den einzelnen Sektionen jeweils mindestens ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil vorgesehen. Diese dienen der Entkoppelung des Arbeits- und Regeneratortaktes. Statt der Steuerung über Ventile könnte auch eine Schlitzsteuerung eingesetzt werden.According to a special feature of the invention, at least one control element, in particular a valve, is provided in the connections between the working machine and the individual sections. These serve to decouple the working and regenerator cycle. A slot control could also be used instead of control via valves.

Gemäß einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung sind vier, sechs oder mehr geradzahlige Arbeitsräume vorgesehen, wobei zwei Arbeitsräume immer miteinander gekoppelt sind. Durch die steigende Anzahl von gekoppelten Arbeitsräumen sinkt die prozessbedingte Welligkeit an der Arbeitsmaschine und der Regeneratortakt kann gegenüber dem Arbeitstakt verlängert werden.According to a further special feature of the invention, four, six or more even-numbered work spaces are provided, two work spaces always being coupled to one another. Due to the increasing number of coupled work rooms, the process-related ripple on the work machine decreases and the regenerator cycle can be extended compared to the work cycle.

Nach einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung ist die Arbeitsmaschine eine Turbine, insbesondere eine Axial-, Radial- oder Teslaturbine. Durch die Verwendung von Turbinen ist der Wegfall von bewegten, Temperatur belasteten und trocken laufenden, Dichtungen gegeben, die das Hauptproblem bei Kolben betriebenen Stiriingmotoren darstellen. Bei der Scheiben oder Teslaturbine ist insbesondere eine bessere isotherme Expansion oder Kompression möglich.According to a very special feature of the invention, the working machine is a turbine, in particular an axial, radial or Tesla turbine. Through the The use of turbines eliminates the need for moving, temperature-loaded and dry-running seals, which are the main problem with piston-operated piston engines. In the case of the disks or Teslaturbine, in particular better isothermal expansion or compression is possible.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Arbeitsmaschine ein Kolbenmotor. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sie billig ist und mit Standardbauteilen ausgeführt werden kann.According to one embodiment of the invention, the working machine is a piston engine. This version has the advantage that it is cheap and can be carried out with standard components.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Arbeitsmaschine ein Schraubenmotor. Der Schraubenmotor bietet wie die Turbinen den Vorteil der wegfallenden Dichtungen.According to another embodiment of the invention, the work machine is a screw motor. Like the turbines, the screw motor offers the advantage of eliminating the seals.

Nach einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist der Antrieb für den Verdränger ein Linearantrieb. Der Linearantrieb gewährleistet einen genau steuerbare Beschleunigung und Abbremsung des Verdrängers. Dadurch ist eine diskontinuierliche Bewegung, wie es dem idealen thermodynamischen Prozess entspricht, verlustarm möglich. Alle Durchführungen und somit Dichtungen für Gestänge oder Kurbeltrieb können entfallen. Eine mögliche schnelle Leistungsregelung ist durch die Änderung derAccording to a special development of the invention, the drive for the displacer is a linear drive. The linear drive ensures precisely controllable acceleration and deceleration of the displacer. As a result, discontinuous movement, which corresponds to the ideal thermodynamic process, is possible with little loss. All bushings and thus seals for the linkage or crank mechanism can be omitted. A possible quick power regulation is by changing the

Verdrängertaktfrequenz augenblicklich möglich und muß nicht durch die Veränderung der oberen Temperatur induziert werden. Damit ist im Teillastbereich eine sehr gute Steuerung möglich.Displacement clock frequency is possible immediately and does not have to be induced by changing the upper temperature. This enables very good control in the partial load range.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dem Regenerator gegebenenfalls ein Erhitzer vor- und/oder nachgeschaltet. Der Erhitzer führt zusätzlich zum Erhitzerkopf des Arbeitsraumes dem Arbeitsmedium Energie zu, er vergrößert somit die Gesamtaufnahmefläche im heißen Bereich.According to a further feature of the invention, a heater is optionally connected upstream and / or downstream of the regenerator. In addition to the heater head of the work area, the heater supplies energy to the working medium, thus increasing the total receiving area in the hot area.

Eine besondere Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum durch den Verdränger in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt ist, dass der Expansionsraum mit dem diesen Arbeitsraum zugeordneten Regenerator und der Regenerator mit der Arbeitsmaschine verbunden ist, dass die Abströmseite der Arbeitsmaschine mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes verbunden ist und dieser Kompressionsraum über den diesen Arbeitsraum zugeordneten Regenerator mit dem Expansionsraum desselben Arbeitsraumes verbunden ist, wobei zwischen Regenerator und Anströmseite der Arbeitsmaschine und Abströmseite der Arbeitsmaschine und Kompressionsraum jeweils ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil, vorgesehen ist. Hier gelten sinngemäß die Vorteile, die bereits weiter oben zum „kalten" Motor aufgezeigt wurden.A special embodiment variant of the invention is characterized in that the work space is divided by the displacer into an expansion and a compression space, that the expansion space with the regenerator assigned to this work space and the regenerator with the Work machine is connected that the outflow side of the work machine is connected to the compression space of the coupled other work space and this compression space is connected via the regenerator assigned to this work space to the expansion space of the same work space, with a respective one between the regenerator and the inflow side of the work machine and the outflow side of the work machine and compression space Control element, in particular a valve, is provided. The advantages that have already been shown above for the "cold" engine apply here.

Eine weitere besondere Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum durch den Verdränger in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt ist, dass der Expansionsraum mit der Anströmseite der Arbeitsmaschine und die Arbeitsmaschine mit ihrer Abströmseite über den Regenerator und gegebenenfalls über einen Verdichter mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes verbunden ist und dieser Kompressionsraum über den diesen Arbeitsraum zugeordneten Regenerator mit dem Expansionsraum desselben Arbeitsraumes verbunden ist, wobei zwischen Expansionsraum und Anströmseite der Arbeitsmaschine und Austrittsseite des Regenerators und Kompressionsraum jeweils ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil, vorgesehen ist. Hier gelten sinngemäß die Vorteile, die bereits weiter oben zum „heißen" Motor aufgezeigt wurden.A further special embodiment of the invention is characterized in that the working space is divided by the displacer into an expansion and a compression space, that the expansion space with the upstream side of the work machine and the work machine with its outflow side via the regenerator and possibly via a compressor with the Compression space of the coupled other work space is connected and this compression space is connected to the expansion space of the same work space via the regenerator assigned to this work space, a control element, in particular a valve, being provided between the expansion space and the inflow side of the working machine and the outlet side of the regenerator and compression space. The advantages that have already been shown above regarding the "hot" engine apply here.

Eine andere alternative Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum durch den Verdränger in jeweils zwei Expansions- bzw. zwei Kompressionsräume geteilt ist, dass jeder Expansionsraum über einenAnother alternative embodiment of the invention is characterized in that the working space is divided into two expansion or two compression spaces by the displacer, that each expansion space has one

Regenerator mit der Anströmseite der Arbeitsmaschine und die Abströmseite der Arbeitsmaschine mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes verbunden ist und dieser Kompressionsraum über einen Regenerator mit dem Expansionsraum des anderen Arbeitsraumes verbunden ist, wobei zwischen dem den Expansionsraum nachgeschalteten Regenerator und der Anströmseite der Arbeitsmaschine und der Austrittsseite der Arbeitsmaschine und Kompressionsraum jeweils ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil, vorgesehen ist. Hier gelten sinngemäß die Vorteile, die bereits weiter oben zum „Niedertemperatur" Motor aufgezeigt wurden.Regenerator is connected to the upstream side of the working machine and the downstream side of the working machine is connected to the compression space of the coupled other working space and this compression space is connected via a regenerator to the expansion space of the other working space, the regenerator connected downstream of the expansion space and the upstream side of the working machine and the outlet side the working machine and compression chamber each have a control element, in particular a valve, is provided. The advantages that have already been shown above for the “low-temperature” motor apply here analogously.

Natürlich könnten auch die heißen Gase expandiert werden, sinngemäß dem Arbeitsprinzip des heißen Motors.Of course, the hot gases could also be expanded, analogously to the working principle of the hot engine.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach der Sektion, die mit der Arbeitsmaschine verbunden ist, ein Erhitzer angeordnet ist. Dadurch werden vor der Arbeitsmaschine höhere Temperaturen erreicht, die zu einer besseren Leistungsausbeute führen.A further embodiment of the invention is characterized in that a heater is arranged in the flow direction after the section which is connected to the working machine. As a result, higher temperatures are reached in front of the working machine, which leads to a better power yield.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Erhitzer örtlich getrennt von der Sektion angeordnet, beispielsweise im Verbrennungsraum eines Heizkessels. Dadurch werden nur die als Erhitzer verwendeten Einrichtungsteile mit der höchsten Temperatur belastet, so dass nur diese Teile entsprechend dimensioniert werden müssen.According to an advantageous development of the invention, the heater is arranged separately from the section, for example in the combustion chamber of a boiler. As a result, only the equipment parts used as a heater are loaded with the highest temperature, so that only these parts have to be dimensioned accordingly.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to exemplary embodiments which are shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Einrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische Energie als heißer Motor,1 shows the device for converting thermal energy into kinetic energy as a hot motor,

Fig. 2 die Einrichtung als kalter Motor,2 shows the device as a cold engine,

Fig. 3 die Einrichtung als Niedertemperaturmotor,3 shows the device as a low-temperature motor,

Fig. 4 eine Ausführung der Einrichtung mit örtlich getrennten Erhitzern undFig. 4 shows an embodiment of the device with locally separate heaters and

Fig. 5 ein Schema der Arbeitsweise einer Einrichtung. Einführend sei festgehalten, dass in der beschriebenen Ausführungsform gleiche Teile bzw. Zustände mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile bzw. Zustände mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können.Fig. 5 is a diagram of the operation of a device. As an introduction, it should be noted that in the described embodiment, the same parts or states are provided with the same reference symbols or the same component designations, the disclosures contained in the entire description being able to be applied analogously to the same parts or states with the same reference symbols or the same component designations.

Gemäß der Fig. 1 weist die Einrichtung unter Verwendung eines Arbeitsmediums zur Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische Energie zwei geschlossene Arbeitsräume 1 , 2 auf, wobei jeder Arbeitsraum 1 , 2 durch einen bewegbaren Verdränger 3, 4 in zwei Sektionen, nämlich in einen Expansions- und einen Kompressionsraum, geteilt ist. Jeder Verdränger 3, 4 ist über einen Antrieb, insbesondere über einen Linearantrieb 5, bewegbar. Jeder Arbeitsraum 1 , 2 weist einen ihm zugeordneten Regenerator 6, 7 auf. Beide Sektionen des Arbeitsraumes 1 bzw. 2 sind mit diesem Regenerator 6 bzw. 7 über Leitungen 8, 9 bzw. 10, 11 verbunden.1, the device using a working medium for converting thermal energy into kinetic energy has two closed working spaces 1, 2, each working space 1, 2 by a movable displacer 3, 4 in two sections, namely in an expansion and a compression space is divided. Each displacer 3, 4 can be moved via a drive, in particular via a linear drive 5. Each working space 1, 2 has a regenerator 6, 7 assigned to it. Both sections of the work space 1 and 2 are connected to this regenerator 6 and 7 via lines 8, 9 and 10, 11, respectively.

Eine Sektion - im dargestellten Fall der Expansionsraum - jedes Arbeitsraumes 1 , bzw. 2 ist mit einer Arbeitsmaschine 12 verbunden. Der zur Abgabe der Nutzarbeit herangezogene Expansionsraum des Arbeitsraumes 1 ist nach der Arbeitsmaschine 12 mit der korrespondierenden Sektion - also mit dem Kompressionsraum - des Arbeitsraumes 2 verbunden.A section - in the illustrated case the expansion space - of each work space 1 or 2 is connected to a work machine 12. The expansion space of the work space 1 used to deliver the useful work is connected after the work machine 12 to the corresponding section - that is to say the compression space - of the work space 2.

Zur Steuerung des Arbeitsmediums sind Steuerorgane, insbesondere Ventile 13, vorgesehen, die zwischen der Arbeitsmaschine 12 und den einzelnen Sektionen des Arbeitsraumes 1 bzw. 2 angeordnet sind. Statt der Ventile 13 könnte auch eine Schlitzsteuerung Anwendung finden.To control the working medium, control elements, in particular valves 13, are provided, which are arranged between the working machine 12 and the individual sections of the working space 1 or 2. Instead of the valves 13, a slot control could also be used.

Als Arbeitsmaschine 12 kann eine Turbine, insbesondere eine Axial- oder Radialturbine Verwendung finden. Natürlich ist als Arbeitsmaschine 12 auch ein Kolben- oder Schraubenmotor möglich. Die Arbeitsmaschine 12 ist über eine Welle 17 mit dem Generator 18 verbunden.A turbine, in particular an axial or radial turbine, can be used as the working machine 12. Of course, as a work machine 12 too a piston or screw motor possible. The work machine 12 is connected to the generator 18 via a shaft 17.

Das Arbeitsmedium durchläuft im idealen Prozess folgende Zustandsänderungen:In the ideal process, the working medium undergoes the following changes in state:

- isotherme Verdichtung unter Wärmeabfuhr in einem Kompressionsraum- Isothermal compression with heat dissipation in a compression room

- isochore Wärmeaufnahme ein einem Regenerator 6 bzw. 7 während des Überschiebens des Arbeitsmediums vom Kompressionsraum in einen Expansionsraum - isotherme Expansion unter Zufuhr von Wärme im Expansionsraum unter- Isochoric heat absorption in a regenerator 6 or 7 while pushing the working medium from the compression space into an expansion space - Isothermal expansion with supply of heat in the expansion space below

Abgabe von NutzarbeitSubmission of useful work

- isochore Wärmeabfuhr im Regenerator 6 bzw. 7 beim Zurückschieben in den Kompressionsraum.- Isochoric heat dissipation in regenerator 6 or 7 when pushed back into the compression space.

Generell kann aufgezeigt werden, dass das Arbeitsmedium zwischen den zwei doppelt wirkenden, geschlossenen Arbeitsräumen 1 , 2 hin und her strömt. Zur Abgabe von Nutzarbeit wird das Arbeitsmedium zwischen den Arbeitsräumen 1 , 2 über eine Arbeitsmaschine 12 geführt. Anschließend strömt das Arbeitsmedium im doppelt wirkenden Arbeitsraum 1 , 2 mittels des Verdrängers 3 bzw. 4 von einer Seite durch den Regenerator 6 bzw. 7 auf die andere Seite des Verdrängers 3 bzw. 4, wobei der Fluss des Arbeitsmediums über die Ventile 13 gesteuert wird und jeder Verdränger 3, 4 über einen Antrieb 5 bewegt wird.In general, it can be shown that the working medium flows back and forth between the two double-acting, closed working spaces 1, 2. To deliver useful work, the working medium is guided between work rooms 1, 2 via a work machine 12. The working medium then flows in the double-acting working space 1, 2 by means of the displacer 3 or 4 from one side through the regenerator 6 or 7 to the other side of the displacer 3 or 4, the flow of the working medium being controlled via the valves 13 and each displacer 3, 4 is moved via a drive 5.

Wie bereits erwähnt, ist gemäß der Fig. 1 die Einrichtung, auch als 4-Quadranten- Turbine bezeichnet, als „heißer" Motor aufgezeigt, da das Arbeitsmedium in seinem temperaturhöchsten Zustand über die Arbeitsmaschine 12 geführt wird. Der Expansionsraum ist mit der Anströmseite der Arbeitsmaschine 12 und die Arbeitsmaschine 12 mit ihrer Abströmseite über den Regenerator 6 bzw. 7 und über einen Verdichter 19 mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes 2 verbunden. Dieser Kompressionsraum ist über den diesenAs already mentioned, the device, also referred to as a 4-quadrant turbine, is shown as a "hot" motor according to FIG. 1, since the working medium in its highest temperature state is guided over the working machine 12. The expansion space is on the upstream side of the Working machine 12 and working machine 12 are connected with their outflow side via the regenerator 6 or 7 and via a compressor 19 to the compression space of the coupled other working space 2. This compression space is above the latter

Arbeitsraum 2 zugeordneten Regenerator 7 mit dem Expansionsraum desselben Arbeitsraumes 2 verbunden, wobei zwischen Expansionsraum und Anströmseite der Arbeitsmaschine 12 und Austrittsseite des Regenerators 7 und Kompressionsraum jeweils ein Ventil 13 vorgesehen ist.Regenerator 7 assigned to work space 2 is connected to the expansion space of the same work space 2, being between the expansion space and the inflow side A valve 13 is provided for each of the work machine 12 and the outlet side of the regenerator 7 and the compression chamber.

Der Regenerator 6 bzw. 7 besteht aus einem Erhitzer 14, einem Koppelregenerator 15 und einem Kühler 16, wobei der Expansionsraum mit dem Erhitzer 14 und der Kompressionsraum mit dem Kühler 16 verbunden sind. Darüber hinaus ist der Regenerator 6 bzw. 7 in vertikaler Richtung in einzelne Sektoren unterteilt. Diese Sektoren sind zueinander entsprechend abgedichtet. In den inneren Sektoren strömt das Arbeitsmedium von der Arbeitsmaschine 12 zum Verdichter 19 und die äußeren Sektoren dienen für den Regeneratortakt des Arbeitsmediums.The regenerator 6 or 7 consists of a heater 14, a coupling regenerator 15 and a cooler 16, the expansion space being connected to the heater 14 and the compression space being connected to the cooler 16. In addition, the regenerator 6 or 7 is divided into individual sectors in the vertical direction. These sectors are sealed off from each other accordingly. In the inner sectors, the working medium flows from the working machine 12 to the compressor 19 and the outer sectors serve for the regenerator cycle of the working medium.

Der Expansionsraum ist mit dem diesem Arbeitsraum 1 zugeordneten Erhitzer 14 des Regenerators 6 und der Regenerator 6 mit der Arbeitsmaschine12 verbunden. Die Abströmseite der Arbeitsmaschine 12 ist über den Kühler 16 mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes 2 verbunden und dieser Kompressionsraum ist über den diesen Arbeitsraum 2 zugeordneten Regenerator 7 mit dem Expansionsraum desselben Arbeitsraumes 2 verbunden. Zwischen Regenerator 6 bzw. 7 und Anströmseite der Arbeitsmaschine 12 und Abströmseite der Arbeitsmaschine 12 bzw. Verdichter 19 und Kompressionsraum ist jeweils ein Ventil 13 vorgesehen.The expansion space is connected to the heater 14 of the regenerator 6 assigned to this work space 1 and the regenerator 6 to the work machine 12. The outflow side of the work machine 12 is connected via the cooler 16 to the compression space of the coupled other work space 2 and this compression space is connected to the expansion space of the same work space 2 via the regenerator 7 assigned to this work space 2. A valve 13 is provided between the regenerator 6 or 7 and the upstream side of the working machine 12 and the downstream side of the working machine 12 or compressor 19 and the compression chamber.

Gemäß der Fig. 2 ist die 4-Quadranten-Turbine als „kalter" Motor aufgezeigt. Der Arbeitsraum 1 , 2 ist wieder durch den Verdränger 3, 4 in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt.2, the 4-quadrant turbine is shown as a "cold" motor. The working space 1, 2 is again divided into an expansion and a compression space by the displacer 3, 4.

In diesem Fall strömt das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium nach Verlassen des Expansionsraumes über den diesen Arbeitsraum 1 zugeordneten Regenerator 6 zur Abgabe von Nutzarbeit über die Arbeitsmaschine 12 und nach der Arbeitsmaschine 12 in den Kompressionsraum des gekoppeltenIn this case, the working medium used for the useful work flows after leaving the expansion space via the regenerator 6 assigned to this work space 1 for delivering useful work via the working machine 12 and after the working machine 12 into the compression space of the coupled one

Arbeitsraumes 2. Anschließend strömt das Arbeitsmedium durch die Bewegung des Verdrängers 4 von der Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum 2 zugeordneten Regenerator 7 in den Expansionsraum desselben Arbeitsraumes 2. Gemäß der Fig. 3 ist die Einrichtung als Niedertemperaturmotor aufgezeigt. Dabei werden die Verdränger 3, 4 über eine starre Verbindung 20 über einen Antrieb 5 bewegt. Der Arbeitsraum 1 , 2 ist durch den Verdränger 3, 4 in jeweils zwei Expansions- bzw. zwei Kompressionsräume geteilt. Jeder Expansionsraum des Arbeitsraumes 1 ist über einen Regenerator 6, 7 mit der Anströmseite der Arbeitsmaschine 12 und die Abströmseite der Arbeitsmaschine 12 mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes 2 verbunden. Dieser Kompressionsraum ist über die Regeneratoren 6 bzw. 7 mit dem Expansionsraum des anderen Arbeitsraumes 1 verbunden, wobei zwischen dem den Expansionsraum nachgeschalteten Regenerator 6 bzw. 7 und der Anströmseite der Arbeitsmaschine 12 und der Austrittsseite der Arbeitsmaschine 12 und Kompressionsraum jeweils ein Ventil 13 vorgesehen ist.Working space 2. The working medium then flows through the movement of the displacer 4 from the compression side through the regenerator 7 assigned to this working space 2 into the expansion space of the same working space 2. 3, the device is shown as a low-temperature motor. The displacers 3, 4 are moved via a rigid connection 20 via a drive 5. The work space 1, 2 is divided by the displacer 3, 4 into two expansion and two compression spaces. Each expansion space of the work space 1 is connected via a regenerator 6, 7 to the inflow side of the work machine 12 and the outflow side of the work machine 12 to the compression space of the coupled other work space 2. This compression space is connected via the regenerators 6 and 7 to the expansion space of the other work space 1, a valve 13 being provided between the regenerator 6 or 7 connected downstream of the expansion space and the inflow side of the work machine 12 and the outlet side of the work machine 12 and compression space ,

Das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium strömt nach Verlassen eines Expansionsraumes über den diesen Arbeitsraum 1 zugeordneten Regenerator 6 bzw. 7 zur Abgabe von Nutzarbeit über die Arbeitsmaschine 12 und nach der Arbeitsmaschine 12 in den Kompressionsraum des gekoppelten Arbeitsraumes 2. Anschließend strömt durch die Bewegung des Verdrängers 3 bzw. 4 das Arbeitsmedium von der Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum 2 zugeordneten Regenerator 6 bzw. 7 in den anderen Expansionsraum des Arbeitsraumes 1.After leaving an expansion space, the working medium used for the useful work flows through the regenerator 6 or 7 assigned to this work space 1 for delivering useful work via the work machine 12 and after the work machine 12 into the compression space of the coupled work space 2. Then flows through the movement of the displacer 3 or 4 the working medium from the compression side through the regenerator 6 or 7 assigned to this working space 2 into the other expansion space of the working space 1.

Zur Kühlung des Arbeitsraumes 2 kann dieser beispielsweise im Erdreich angeordnet werden.To cool the work space 2, it can be arranged in the ground, for example.

Darüber hinaus können die Verdränger 3 bzw. 4 auch als gekoppelte Membranen ausgeführt werden.In addition, the displacers 3 and 4 can also be designed as coupled membranes.

Gemäß der Fig. 4 wird jeder Arbeitsraum 1 , 2 durch den Verdränger 3, 4 in einen Expansionsraum und in einen Kompressionsraum unterteilt. Jeder Verdränger 3, 4 ist über einen Antrieb, insbesondere über einen Linearantrieb 5, bewegbar. Darüber hinaus ist jeder Verdränger 3, 4 in einer Führung 22 gelagert. Jeder Arbeitsraum 1 , 2 weist einen ihm zugeordneten Regenerator 6, 7 auf. Beide Sektionen des Arbeitsraumes 1 bzw. 2 sind mit diesem Regenerator 6 bzw. 7 über Leitungen verbunden.According to FIG. 4, each work space 1, 2 is divided into an expansion space and a compression space by the displacer 3, 4. Each displacer 3, 4 can be moved via a drive, in particular via a linear drive 5. In addition, each displacer 3, 4 is mounted in a guide 22. Each work space 1, 2 has one assigned to it Regenerator 6, 7 on. Both sections of the work space 1 and 2 are connected to this regenerator 6 and 7 via lines.

Ferner ist der Expansionsraum mit einem Zwischenerhitzer 21 ausgestattet. Dieser Zwischenerhitzer 21 kann als geschichteter Zwischenerhitzer 21 ausgeführt sein oder in Form von Lamellenpaketen aufgebaut werden. Der Kompressionsraum ist mit einem Kühler 16 versehen.Furthermore, the expansion space is equipped with a reheater 21. This intermediate heater 21 can be designed as a layered intermediate heater 21 or can be constructed in the form of plate packs. The compression space is provided with a cooler 16.

Der Expansionsraum ist gegebenenfalls über den Zwischenerhitzer 21 mit einem örtlich getrennten Erhitzer 14 verbunden. Der Erhitzer 14 könnte in einem Heizkessel angeordnet sein. In dem Erhitzer 14 erfolgt die isobare Erhitzung. Das Arbeitsmedium strömt vom Erhitzer 14 über die Arbeitsmaschine 12. Die Arbeitsmaschine 12, vorzugsweise eine Tesla- Turbine, ist mit einer direkten Welle 17 mit einem Generator 18 gekoppelt.The expansion space is optionally connected to a locally separated heater 14 via the reheater 21. The heater 14 could be located in a boiler. Isobaric heating takes place in the heater 14. The working medium flows from the heater 14 via the working machine 12. The working machine 12, preferably a Tesla turbine, is coupled to a generator 18 by a direct shaft 17.

Zusammenfassend wird der Prozess nochmals aufgezeigt. Das verdichtete Arbeitsmedium strömt vom Kompressionsraum des Arbeitsraumes 1 über den zugehörigen Regenerator 6 und Zwischenerhitzer 21 in den Expansionsraum des gleichen Arbeitsraumes 1 und wird dabei isochor erhitzt. Das Überströmen erfolgt auf Grund der Bewegung des Verdrängers 3. Nach Verlassen desIn summary, the process is shown again. The compressed working medium flows from the compression space of the working space 1 via the associated regenerator 6 and reheater 21 into the expansion space of the same working space 1 and is heated isochorously. The overflow occurs due to the movement of the displacer 3. After leaving the

Expansionsraumes des Arbeitraumes 1 strömt das Arbeitsmedium über den externen Erhitzer 14, in dem eine isobare Wärmeaufnahme erfolgt, zur Arbeitsmaschine 12.Expansion space of the work space 1, the working medium flows via the external heater 14, in which isobaric heat absorption takes place, to the work machine 12.

Von der Arbeitsmaschine 12 strömt das Arbeitsmedium über den Regenarator 7 und den Kühler 16 in den Kompressionsraum des Arbeitsraumes 2 und wird durch das Nachströmen oder einen Kompressor isotherm verdichtet. Die Verdichtungswärme wird im Kühler 16 des Arbeitsraumes 2 abgegeben. Durch die Bewegung des Verdrängers 4 im Arbeitsraum 2 wird das verdichtete Arbeitsmedium über Regenerator 7 und den Zwischenerhitzer 21 in den Expansionsraum des Arbeitsraumes 2 übergeleitet. Nach Verlassen des Expansionsraumes des Arbeitraumes 2 strömt das Arbeitsmedium über den externen Erhitzer 14, in dem eine isobare Wärmeaufnahme erfolgt, zur Arbeitsmaschine 12. Von der Arbeitsmaschine 12 strömt das Arbeitsmedium sinngemäß wieder in den Kompressionsraum des Arbeitsraumes 1.The working medium flows from the working machine 12 via the regenerator 7 and the cooler 16 into the compression space of the working space 2 and is isothermally compressed by the afterflow or a compressor. The heat of compression is emitted in the cooler 16 of the work space 2. Due to the movement of the displacer 4 in the work space 2, the compressed working medium is transferred via the regenerator 7 and the reheater 21 into the expansion space of the work space 2. After leaving the expansion space of the working space 2, the working medium flows via the external heater 14, in which isobaric heat absorption takes place, to the working machine 12. The working medium flows analogously from the working machine 12 into the compression space of the working space 1.

Im Prinzip durchläuft das Arbeitsmedium eine Achterschleife, wobei die Arbeitsmaschine 12 im Mittelpunkt vorgesehen ist. Die einzelnen Verfahrensschritte werden durch die entsprechenden - nicht dargestellten - Ventile gesteuert.In principle, the working medium runs through a figure eight loop, with the working machine 12 being provided in the center. The individual process steps are controlled by the corresponding valves (not shown).

Gemäß der Fig. 5 wird die Arbeitsweise der Einrichtung mit der Ventilsteuerung an Hand eines realen Beispieles beschrieben. Im Arbeitsraum 1 mit dem Verdränger 3 weist das Arbeitsmedium eine Temperatur To von 530°C und einen Druck Po von 30 bar auf. Im Arbeitsraum 2 mit dem Verdränger 4 herrscht eine Temperatur Pu von 30°C und ein Druck Pu von 10 bar. Durch den im Verdrängertakt erzeugten Druckunterschied zwischen Arbeitsraum 1 und 2 öffnet sich Ventil 23 und 24 in Durchlassrichtung. Das 530°C heiße Arbeitsmedium strömt nun aus dem Arbeitsraum 1 über das Ventil 23 in den Erhitzer 14, wo es auf 630°C überhitzt wird und anschließend in der Arbeitsmaschine 12 durch die polytrope Entspannung wieder auf 530°C gebracht wird. Anschließend gelangt das Arbeitsmedium durch Ventil 24, den Regenerator 7, wo es auf 60°C abkühlt wird, den Kühler 16, wo es auf 30°C abgekühlt wird, in den Arbeitsraum 2. Die Ventile 25 und 26 liegen in Sperrrichtung zum Druckunterschied und öffnen sich erst nach dem darauf folgendem Regeneratortakt, d.h. beim nächsten Arbeitstakt.5, the operation of the device with the valve control is described using a real example. In the working space 1 with the displacer 3, the working medium has a temperature To of 530 ° C. and a pressure Po of 30 bar. In the working space 2 with the displacer 4, there is a temperature Pu of 30 ° C. and a pressure Pu of 10 bar. Valve 23 and 24 open in the forward direction due to the pressure difference between working chamber 1 and 2 generated in the displacement cycle. The 530 ° C hot working medium now flows from the working space 1 via the valve 23 into the heater 14, where it is overheated to 630 ° C and then brought back to 530 ° C in the working machine 12 by the polytropic relaxation. The working medium then passes through valve 24, the regenerator 7, where it is cooled to 60 ° C., the cooler 16, where it is cooled to 30 ° C., into the working space 2. The valves 25 and 26 are in the blocking direction to the pressure difference and only open after the following regenerator cycle, ie at the next work cycle.

Der Regeneratortakt beginnt nachdem der Arbeitstakt einen Druckausgleich zwischen den beiden Arbeitsräumen 1 , 2 hergestellt hat; d.h. im gesamten System herrscht der gleiche Druck (Mitteldruck). Die Verdränger 3, 4 bewegen sich nun in die gegenüberliegende Totpunktlagen und verschieben dabei das Arbeitsmedium durch die Regenerator-Kühlereinheit auf die jeweils andere Seite des Verdrängers 3, 4. Die dabei ablaufende isochore Erhitzung bzw. Abkühlung des Arbeitsmediums bewirkt eine Druckveränderung im jeweiligem Arbeitsraum 1 , 2; d.h. beim Überschieben vom Kaltem ins Heiße tritt Druckerhöhung auf, beim Überschieben vom Heißem ins Kalte tritt Druckverminderung auf Der Regeneratortakt ist hiermit beendet und der Druckunterschied wird für den darauf folgenden Arbeitstakt genutzt.The regenerator cycle begins after the work cycle has equalized pressure between the two work rooms 1, 2; ie the same pressure prevails in the entire system (medium pressure). The displacers 3, 4 now move to the opposite dead center positions and thereby shift the working medium through the regenerator-cooler unit to the other side of the displacer 3, 4. The isochoric which is running off Heating or cooling of the working medium causes a change in pressure in the respective working space 1, 2; ie when pushing from cold to hot, pressure increases; when pushing from hot to cold, pressure decreases. The regenerator cycle is hereby ended and the pressure difference is used for the subsequent work cycle.

Abschließend sei der Ordnung halber darauf hingewiesen, dass in der Zeichnung einzelne Bauteile und Baugruppen zum besseren Verständnis der Erfindung unproportional und maßstäblich verzerrt dargestellt sind. Finally, for the sake of order, it should be pointed out that individual components and assemblies are shown disproportionately and to scale in the drawing for a better understanding of the invention.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische Energie, wobei ein Arbeitsmedium in mindestens einem durch einen Verdränger getrennten Arbeitsraum die folgenden Zustandsänderungen im Prozess durchläuft:1. Method for converting thermal energy into kinetic energy, wherein a working medium in at least one work space separated by a displacer undergoes the following changes in state in the process:

- Verdichtung, vorzugsweise isotherme Verdichtung, unter Wärmeabfuhr in einem Kompressionsraum- Compression, preferably isothermal compression, with heat dissipation in a compression room

- Wärmeaufnahme, vorzugsweise isochore Wärmeaufnahme, in einem Regenerator während des Überschiebens des Arbeitsmediums vom Kompressionsraum in einen Expansionsraum- Heat absorption, preferably isochoric heat absorption, in a regenerator while the working medium is being pushed over from the compression space into an expansion space

- Expansion, vorzugsweise isotherme Expansion, unter Zufuhr von Wärme im Expansionsraum unter Abgabe von Nutzarbeit- Expansion, preferably isothermal expansion, with supply of heat in the expansion space with the release of useful work

- Wärmeabfuhr, vorzugsweise isochore Wärmeabfuhr, im Regenerator beim Zurückschieben in den Kompressionsraum, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium zwischen mindestens zwei geschlossenen Arbeitsräumen (1 , 2) hin und her strömt, wobei zur Abgabe von Nutzarbeit das Arbeitsmedium zwischen den Arbeitsräumen (1 ,- Heat dissipation, preferably isochoric heat dissipation, in the regenerator when pushed back into the compression space, characterized in that the working medium flows back and forth between at least two closed working spaces (1, 2), the working medium between the working spaces (1,

2) über eine Arbeitsmaschine (12) geführt wird, wobei die Wärmeaufnahme vor der Arbeitsmaschine (12) und die Wärmeabfuhr nach der Arbeitsmaschine (12) erfolgt und dass das Arbeitsmedium nach der Wärmeabfuhr im Arbeitsraum (1 , 2) verdichtet wird und dass anschließend mittels des Verdrängers (3, 4) von einer Seite durch den Regenerator (6, 7) auf die andere Seite des Verdrängers (3, 4) strömt, wobei der Fluss des Arbeitsmediums über Steuerorgane, insbesondere Ventile (13, 23, 24, 25, 26), gesteuert wird und jeder Verdränger (3, 4) über einen Antrieb (5) bewegt wird.2) is guided over a work machine (12), the heat being taken up in front of the work machine (12) and the heat being dissipated after the work machine (12) and the working medium being compressed in the work space (1, 2) after the heat has been dissipated, and then using of the displacer (3, 4) flows from one side through the regenerator (6, 7) to the other side of the displacer (3, 4), the flow of the working medium via control elements, in particular valves (13, 23, 24, 25, 26), is controlled and each displacer (3, 4) is moved by a drive (5).

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (1 , 2) durch den Verdränger (3, 4) in einen doppelt wirkenden Arbeitsraum (1 , 2) getrennt wird. A method according to claim 1, characterized in that the working space (1, 2) is separated into a double-acting working space (1, 2) by the displacer (3, 4).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verdränger (3, 4) über einen eigenen Antrieb (5) bewegt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that each displacer (3, 4) is moved via its own drive (5).

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdränger (3, 4) der gekoppelten Arbeitsräume (1 , 2) über eine starre4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the displacers (3, 4) of the coupled work spaces (1, 2) via a rigid

Verbindung (20) über einen Antrieb bewegt werden.Connection (20) can be moved via a drive.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (1 bzw. 2) durch den Verdränger (3 bzw. 4) in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt wird, wobei das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium nach Verlassen des Expansionsraumes über den diesen Arbeitsraum (1 bzw. 2) zugeordneten Regenerator (6 bzw. 7) zur Abgabe von Nutzarbeit über die Arbeitsmaschine (12) und nach der Arbeitsmaschine (12), gegebenenfalls unter Auskopplung von Kälte, in den Kompressionsraum des gekoppelten5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the working space (1 or 2) by the displacer (3 or 4) is divided into an expansion and a compression space, the working medium used for useful work after leaving the expansion space via the regenerator (6 or 7) assigned to this work space (1 or 2) for delivering useful work via the work machine (12) and after the work machine (12), optionally with decoupling of cold, into the compression space of the coupled

Arbeitsraumes (1 bzw. 2) strömt und anschließend durch die Bewegung des Verdrängers (3 bzw. 4) von der Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum (1 bzw. 2) zugeordneten Regenerator (6 bzw. 7) in den Expansionsraum desselben Arbeitsraumes (1 bzw. 2) strömt.Work space (1 or 2) flows and then by the movement of the displacer (3 or 4) from the compression side through the regenerator (6 or 7) assigned to this work space (1 or 2) into the expansion space of the same work space (1 or 2) flows.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (1 bzw. 2) durch den Verdränger (3 bzw. 4) in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt wird, wobei das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium nach Verlassen des Expansionsraumes zur Abgabe von Nutzarbeit, gegebenenfalls über einen Erhitzer (14), über die Arbeitsmaschine (12) strömt und anschließend über den Regenerator (6 bzw. 7) und gegebenenfalls über einen Verdichter (19), gegebenenfalls über einen weiteren Kühler (16), in den Kompressionsraum des gekoppelten Arbeitsraumes (1 bzw. 2) strömt und anschließend durch die Bewegung des Verdrängers (3 bzw. 4) von der6. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the working space (1 or 2) by the displacer (3 or 4) is divided into an expansion and a compression space, the working medium used for useful work after leaving the expansion space for the delivery of useful work, possibly via a heater (14), flows over the working machine (12) and then via the regenerator (6 or 7) and optionally via a compressor (19), optionally via a further cooler ( 16), flows into the compression space of the coupled work space (1 or 2) and then by the movement of the displacer (3 or 4) from the

Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum (1 bzw. 2)zugeordneten Regenerator (6 bzw. 7) in den Expansionsraum desselben Arbeitsraumes (1 bzw. 2) strömt. Compression side flows through the regenerator (6 or 7) assigned to this work space (1 or 2) into the expansion space of the same work space (1 or 2).

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (1 bzw. 2) durch den Verdränger (3 bzw. 4) in jeweils zwei Expansions- bzw. zwei Kompressionsräume geteilt wird, wobei das zur Nutzarbeit herangezogene Arbeitsmedium nach Verlassen eines Expansionsraumes über den diesen Arbeitsraum (1 bzw.7. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the work space (1 or 2) by the displacer (3 or 4) is divided into two expansion or two compression spaces, which for useful work Working medium used after leaving an expansion space via this working space (1 or

2) zugeordneten Regenerator (6 bzw. 7) zur Abgabe von Nutzarbeit über die Arbeitsmaschine (12) strömt und nach der Arbeitsmaschine (12) in den Kompressionsraum des gekoppelten Arbeitsraumes (1 bzw. 2) strömt und anschließend durch die Bewegung des Verdrängers (3 bzw. 4) von der Kompressionsseite durch den diesem Arbeitsraum (3 bzw. 4) zugeordneten2) assigned regenerator (6 or 7) for delivering useful work flows over the work machine (12) and flows after the work machine (12) into the compression space of the coupled work space (1 or 2) and then through the movement of the displacer (3 or 4) from the compression side through the one assigned to this working space (3 or 4)

Regenerator (6 bzw. 7) in den anderen Expansionsraum des Arbeitsraumes (1 bzw. 2) strömt.Regenerator (6 or 7) flows into the other expansion space of the work space (1 or 2).

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 oder x, y, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaufnahme isobar, insbesondere unmittelbar, vor der Arbeitsmaschine (12) erfolgt.8. The method according to one or more of claims 1 to 4 or x, y, characterized in that the heat absorption is isobar, in particular immediately before the working machine (12).

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 oder x, y, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung mittels Druckausgleich und/oder durch einen Kompressor erfolgt.9. The method according to one or more of claims 1 to 4 or x, y, characterized in that the compression is carried out by means of pressure compensation and / or by a compressor.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei geschlossene, Arbeitsräume (1 , 2) vorgesehen sind, wobei jeder Arbeitsraum (1 , 2) durch einen über einen Antrieb (5) bewegbaren10. Device for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that at least two closed, work spaces (1, 2) are provided, each work space (1, 2) by a via a drive (5) movable

Verdränger (3, 4) in zwei Sektionen geteilt ist, wobei eine Sektion einen Erhitzer (14) und die andere Sektion einen Kühler (16) aufweist und jeder Arbeitsraum (1 , 2) einen ihm zugeordneten Regenerator (6, 7) aufweist, wobei beide Sektionen mit diesem Regenerator (6, 7) verbunden sind und dass mindestens eine Sektion jedes Arbeitsraumes (1 , 2) mit einerDisplacer (3, 4) is divided into two sections, one section having a heater (14) and the other section having a cooler (16) and each working space (1, 2) having a regenerator (6, 7) assigned to it, whereby Both sections are connected to this regenerator (6, 7) and that at least one section of each work area (1, 2) is connected to one

Arbeitsmaschine (12) verbunden ist, wobei die zur nachfolgenden Abgabe der Nutzarbeit herangezogene Sektion mit der korrespondierenden Sektion des anderen Arbeitsraumes (1 , 2) verbunden ist und dass zur Steuerung des Arbeitsmediums Steuerorgane, insbesondere Ventile (13, 23, 24, 25, 26), vorgesehen sind.The work machine (12) is connected, the section used for the subsequent delivery of the useful work being connected to the corresponding section of the other work area (1, 2) and for control purposes of the working medium control elements, in particular valves (13, 23, 24, 25, 26), are provided.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungen zwischen Arbeitsmaschine (12) und den einzelnen11. The device according to claim 10, characterized in that in the connections between the working machine (12) and the individual

Sektionen jeweils mindestens ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil (13, 23, 24, 25, 26), vorgesehen ist.Sections each have at least one control element, in particular a valve (13, 23, 24, 25, 26).

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass vier, sechs oder mehr geradzahlige Arbeitsräume (1 , 2) vorgesehen sind, wobei zwei Arbeitsräume (1 , 2) immer miteinander gekoppelt sind.12. The device according to claim 10 or 11, characterized in that four, six or more even-numbered work spaces (1, 2) are provided, wherein two work spaces (1, 2) are always coupled together.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (12) eine Turbine, insbesondere eine Axial- Radial- oder Teslaturbine ist.13. Device according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that the working machine (12) is a turbine, in particular an axial, radial or Tesla turbine.

14. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (12) ein Kolbenmotor ist.14. Device according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that the working machine (12) is a piston engine.

15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (12) ein Schraubenmotor ist.15. Device according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that the working machine (12) is a screw motor.

16. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (5) für den Verdränger ein Linearantrieb ist.16. Device according to one or more of claims 10 to 15, characterized in that the drive (5) for the displacer is a linear drive.

17. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regenerator (6, 7) gegebenenfalls ein Erhitzer (14) vor- und/oder gegebenenfalls ein Kühler (16) nachgeschaltet ist.17. The device according to one or more of claims 10 to 16, characterized in that the regenerator (6, 7) optionally a heater (14) upstream and / or optionally a cooler (16) is connected downstream.

18. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (1 , 2) durch den Verdränger (3, 4) in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt ist, dass der Expansionsraum mit dem diesem, Arbeitsraum (1 , 2) zugeordneten Regenerator (6, 7) und der Regenerator (6, 7) mit der Arbeitsmaschine (12) verbunden ist, dass die Abströmseite der Arbeitsmaschine (12) mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes (1 , 2) verbunden ist und dieser Kompressionsraum über den diesen Arbeitsraum18. Device according to one or more of claims 10 to 17, characterized in that the working space (1, 2) by the displacer (3, 4) is divided into an expansion and a compression space that the Expansion space is connected to the regenerator (6, 7) assigned to this work space (1, 2) and the regenerator (6, 7) to the work machine (12) such that the outflow side of the work machine (12) is connected to the compression space of the coupled other work space (1, 2) is connected and this compression space over this work space

(1 , 2) zugeordneten Regenerator (6, 7) mit dem Expansionsraum desselben Arbeitsraumes (6, 7) verbunden ist, wobei zwischen Regenerator (6, 7) und Anströmseite der Arbeitsmaschine (12) und Abströmseite der Arbeitsmaschine (12) und Kompressionsraum jeweils ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil (13, 23, 24, 25, 26), vorgesehen ist.(1, 2) associated regenerator (6, 7) is connected to the expansion space of the same work space (6, 7), wherein between the regenerator (6, 7) and the inflow side of the work machine (12) and the outflow side of the work machine (12) and compression space a control element, in particular a valve (13, 23, 24, 25, 26), is provided.

19. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (1 , 2) durch den Verdränger (3, 4) in einen Expansions- und einen Kompressionsraum geteilt ist, dass der Expansionsraum mit der Anströmseite der Arbeitsmaschine (12) und die19. Device according to one or more of claims 10 to 17, characterized in that the working space (1, 2) by the displacer (3, 4) is divided into an expansion and a compression space, that the expansion space with the upstream side of the working machine (12) and the

Arbeitsmaschine (12) mit ihrer Abströmseite über den Regenerator (6, 7) und gegebenenfalls über einen Verdichter (19) mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes (1 , 2) verbunden ist und dieser Kompressionsraum über den diesen Arbeitsraum (1 , 2) zugeordneten Regenerator (6, 7) mit dem Expansionsraum desselben Arbeitsraumes (1 ,Working machine (12) is connected with its outflow side via the regenerator (6, 7) and optionally via a compressor (19) to the compression space of the coupled other work space (1, 2) and this compression space is assigned via this work space (1, 2) Regenerator (6, 7) with the expansion space of the same work space (1,

2) verbunden ist, wobei zwischen Expansionsraum und Anströmseite der Arbeitsmaschine (12) und Austrittsseite des Regenerators (6, 7) und Kompressionsraum jeweils ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil (13, 23, 24, 25, 26), vorgesehen ist.2), a control element, in particular a valve (13, 23, 24, 25, 26), being provided between the expansion space and the inflow side of the working machine (12) and the outlet side of the regenerator (6, 7) and the compression space.

20. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (1 bzw. 2) durch den Verdränger (3 bzw. 4) in jeweils zwei Expansions- bzw. zwei Kompressionsräume geteilt ist, dass jeder Expansionsraum über einen Regenerator (6 bzw. 7) mit der Anströmseite der Arbeitsmaschine (12) und die Abströmseite der20. Device according to one or more of claims 10 to 17, characterized in that the working space (1 or 2) by the displacer (3 or 4) is divided into two expansion or two compression spaces, that each expansion space a regenerator (6 or 7) with the upstream side of the machine (12) and the downstream side of the

Arbeitsmaschine (12) mit dem Kompressionsraum des gekoppelten anderen Arbeitsraumes (1 bzw. 2) verbunden ist und dieser Kompressionsraum über einen Regenerator (6 bzw. 7) mit dem Expansionsraum des anderen Arbeitsraumes (1 bzw. 2) verbunden ist, wobei zwischen dem den Expansionsraum nachgeschalteten Regenerator (6 bzw. 7) und der Anströmseite der Arbeitsmaschine (12) und der Austrittsseite der Arbeitsmaschine (12) und Kompressionsraum jeweils ein Steuerorgan, insbesondere ein Ventil (13, 23, 24, 25, 26) vorgesehen ist.Working machine (12) with the compression space of the coupled other work space (1 or 2) is connected and this compression space via a regenerator (6 or 7) with the Expansion space of the other work space (1 or 2) is connected, a control element, in particular a, between the regenerator (6 or 7) connected downstream of the expansion space and the upstream side of the work machine (12) and the outlet side of the work machine (12) and compression space Valve (13, 23, 24, 25, 26) is provided.

21. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach der Sektion, die mit der Arbeitsmaschine (12) verbunden ist, ein Erhitzer (14) angeordnet ist.21. Device according to one or more of claims 10 to 17, characterized in that a heater (14) is arranged in the flow direction after the section which is connected to the working machine (12).

22. Einrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Erhitzer (14) örtlich getrennt von der Sektion angeordnet ist, beispielsweise im Verbrennungsraum eines Heizkessels. 22. The device according to claim 21, characterized in that the heater (14) is arranged locally separated from the section, for example in the combustion chamber of a boiler.